WO2012107336A1 - Injection device - Google Patents

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WO2012107336A1 PCT/EP2012/051692 EP2012051692W WO2012107336A1 WO 2012107336 A1 WO2012107336 A1 WO 2012107336A1 EP 2012051692 W EP2012051692 W EP 2012051692W WO 2012107336 A1 WO2012107336 A1 WO 2012107336A1
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control unit
pulse
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Martin Brandt
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an injection device for an internal combustion engine and a method for determining a Leerhubes between a piezoelectric actuator and a through the
  • Piezo actuator movable valve piston of an injector for the injection of fuel in an internal combustion engine or for determining a time delay caused by the idle stroke.
  • Known injection devices for internal combustion engines include an injector with a valve piston for controlling a fuel flow and with a piezoelectric actuator for moving the valve piston and a control unit for driving the piezoelectric actuator.
  • the control unit is programmatically set up to apply electrical pulses to the piezoelectric actuator and thus to cause the valve piston to move when a force exerted on the valve piston by the piezoactuator is greater than a counterforce.
  • it is necessary to accurately control an injection timing and an injection duration, which are regulated by the movement of the valve piston.
  • a so-called idle stroke between the piezoactuator and the valve piston is opposed by the time-precise control.
  • the idle stroke is defined as a distance the piezo actuator must travel or expand before it can move the valve piston. It therefore causes a time delay between the driving of the piezoelectric actuator and the movement of the valve piston.
  • Leerhub should not only be able to designate the idle stroke corresponding length, but also a different size, which is suitable as a measure of this idle stroke in the narrow sense of the word - ie for the said length - eg a charge or an energy of an electrical pulse that allows the piezo actuator to overcome the idle stroke.
  • Pulse energy applied before and after each of the pulses, a hydrostatic pressure in a high-pressure accumulator (rail), which supplies the injector with fuel, determined by means of a pressure gauge. If the pulse energy of one of the pulses is so great that the piezoactuator overcomes the idle stroke and the counterforce, then the piezoactuator moves the valve piston and causes a pressure drop in the rail.
  • a knowledge of the pulse energy, which uses this pressure drop allows adaptation of the control of the piezoelectric actuator during operation of the internal combustion engine.
  • a disadvantage of this method is that it is not feasible for any values of speed, rail pressure or number of injection operations per second. If, moreover, a plurality of injectors are supplied with fuel via the same rail, a pressure drop in the rail may under certain circumstances not be clearly attributed to a single injector.
  • the underlying technical object of the present invention is therefore to set up a control of an injection device for an internal combustion engine such that an idle stroke between a piezoelectric actuator and a valve piston movable with the piezoelectric actuator or a time delay caused by the idle stroke can be determined as precisely as possible regardless of an operating condition and of a specific type of injector.
  • the object also includes proposing a method with which the determination can be carried out.
  • Internal combustion engine comprising an injector with a valve piston for controlling a fuel flow and with a piezoelectric actuator for moving the valve piston and a control unit for driving the piezoelectric actuator, wherein the control unit is set by the program, the
  • Deflection of a movement of the piezoactuator caused by at least one of the pulses is smaller than the idle stroke, while a maximum deflection of a movement of the piezoactuator caused by at least one of the pulses is greater than the idle stroke, preferably only slightly larger,
  • Piezoaktor detect voltage signal during the movement caused by the respective pulse
  • a method for determining an idle stroke between a piezoelectric actuator and a valve piston of an injector for injecting fuel into an internal combustion engine or for determining a time delay caused by the idle stroke is proposed, wherein the piezoelectric actuator acts on a plurality of electrical pulses of different pulse energy is characterized by the following steps:
  • control unit is typically configured to apply the electrical pulses to the piezoelectric actuator by applying an electrical voltage to the piezoelectric actuator cause.
  • a drive time of the piezoelectric actuator is then a time interval within which the zero voltage ver ⁇ eliminated or exceeds a certain threshold.
  • a charging time is a first portion of the driving time, within which a charging current flows to the piezoelectric actuator, so that the piezoelectric actuator undergoes a change in length. The charging time ends when no more current flows to the piezoelectric actuator.
  • a discharge time is a final portion of the drive time within which a discharge current flows from the piezoelectric actuator. The discharge time ends when no more current flows from the piezoelectric actuator.
  • the control unit is adapted to detect the tensioning ⁇ voltage signal in each case within a Auslenkungszeitintervalls containing up to a start of the discharge extends a maximum of one end of the charging time.
  • the piezoelectric actuator is essentially deflected by the change in length.
  • the movement caused by the respective pulse during which the control unit is set up to detect the voltage signal therefore comprises, in particular, the deflection time interval within which the movement is typically dominated by a vibration whose precise characteristics very sensitively depend on whether a maximum deflection of the movement smaller or at least slightly larger than the idle stroke, so if the piezoelectric actuator abuts an abutment on the valve piston.
  • the control unit is set up to keep the charging current largely constant or exactly constant during the charging time.
  • the pulse energy, the change in length and the charging time of the pulses are each at least largely pro ⁇ proportional to each other.
  • the proportionality to the respective pulse energy and at constant charging current for the respective charging time applies at least as long as the change in length is less than or equal to the idle stroke.
  • the piezoelectric actuator is deflected by a pulse just about the idle stroke, therefore, the corresponding charging time or ent ⁇ speaking pulse energy can be used as a measure of the idle stroke.
  • the charging time in this case is defined by the Idle stroke caused time delay.
  • the determination of the idle stroke or the time delay caused by the idle stroke is the same as the determination of that pulse energy or the charging time at which the change in length equals the idle stroke.
  • the control unit For detecting the voltage signal, the control unit is directed ⁇ to use the piezoelectric actuator as a voltage sensor.
  • values of the voltage signal are typically proportional to forces acting on the piezoelectric actuator.
  • the forces acting on the piezoelectric actuator forces include inertial forces and restoring forces of the piezoelectric actuator.
  • the forces acting on the piezoelectric actuator additionally comprise at least partially inertial forces and restoring forces of the valve piston.
  • the control unit may be arranged, a pedestal value of the voltage signal eg (offset) to withdraw and then supplying the voltage signal ⁇ a frequency analysis algorithm, such as an FFT algorithm, which provides the frequency spectrum.
  • the frequency spectrum can each pulse energy or a
  • Pulse duration or charging time or a charge amount of that pulse are assigned, which causes the movement during which the voltage spectrum underlying the frequency spectrum is detected.
  • Determining the invention of the idle stroke or time ⁇ delay from the frequency spectra does not make it necessary that the valve piston is moved so far by the piezoelectric actuator that the injector is opened so that a drop in pressure is effected in a high-pressure accumulator, for example. Therefore, the determination of the idle stroke can be done very quickly.
  • the determination according to the invention is therefore independent of a rail pressure feasible.
  • the method can thus be independent of an operating state of the injection device or of the combustion device with the proposed injection device. be realized.
  • injectors with valve piston of any type can be used. Pressure balanced and pressure loaded valves are equally suitable. Because of that
  • Piezo actuator is used as a sensor, no additional hardware is necessary.
  • the injector is embodied such that the movement of the piezoactuator comprises mechanical oscillations of the piezoactuator and the voltage signal is correlated with the oscillations, the frequency spectrum being smaller than that in the case of the at least one movement whose maximum deflection is Leerhub, and in the case of at least one further movement, the maximum deflection is greater than the idle stroke, each is different, the control unit is programmatically set to detect a Un ⁇ difference between these frequency spectra. Above all, the vibrations occur during the deflection time interval, ie after the piezoelectric actuator has been deflected by the length change as a result of the charging pulse.
  • the frequency spectrum is determined by a mass and a rigidity of the piezoelectric actuator.
  • the frequency spectrum is at least partially determined by a mass and a rigidity of the valve piston.
  • the frequency spectrum changes markedly with Be ⁇ aufschlagung of the piezoelectric actuator with increasing pulse energy of the pulses.
  • the piezoelectric actuator transmits more and more of the respective pulse energy to the valve piston, so that the respective Fre ⁇ quenzspektrum with increasing pulse energy increasingly determined by the mass and the rigidity of the valve piston becomes.
  • the control unit is thus preferably set up, in particular to determine the differences described between the frequency spectra.
  • the injector comprises a nozzle needle for opening and closing an injection port of the injector, the valve piston being arranged to effect the opening and closing of the injection port through the nozzle needle, in embodiments of corresponding injectors indirectly.
  • the valve piston is arranged in a valve which regulates a hydrostatic pressure in a control chamber, which is connected via a fuel line to the high ⁇ pressure accumulator.
  • the valve may be designed as a pressure-compensated or pressure-loaded valve.
  • the pressure in the control chamber then acts on the nozzle needle and controls its opening and closing.
  • the opening and closing of the nozzle needle can be additionally controlled by a nozzle spring.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the control unit is programmed to select a maximum pulse energy of the pulses and / or a maximum charge time and / or a maximum drive time so that the injection port remains closed. This implies that when determining the idle stroke no injection of fuel into the combustion chamber takes place. Since the valve piston directly or indirectly causes the opening and closing of the nozzle needle, this also means that the valve piston is not or only very slightly moved. Therefore, to determine the idle stroke in this case, particularly little time is required and it is spent very little energy.
  • a further advantageous embodiment of the injection device provides that the control unit is set up in terms of programming technology to apply the pulses to the piezoelectric actuator during normal operation of the injector so that the application takes place in time between two injection processes.
  • the control unit is set up in terms of programming technology to apply the pulses to the piezoelectric actuator during normal operation of the injector so that the application takes place in time between two injection processes.
  • the method for determining the idle stroke as described in any operating state of the injection device or the internal combustion engine is feasible, it is conceivable that the idle stroke itself va ⁇ riiert with the operating state.
  • the valve piston is slightly pressed against the piezoelectric actuator at a particularly high rail pressure. In changing operating state, it may therefore be advantageous to repeatedly determine the idle stroke.
  • the injection device comprises a high-pressure accumulator for providing fuel to the injector and connected to the control unit pressure gauge for detecting a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator at least before and / or after each of the pulses, wherein the control unit is additionally set programmatically , to determine the idle stroke or the time delay from a pressure drop in the high-pressure accumulator.
  • This procedure will be referred to in the following hydraulic method.
  • the idle stroke is given by that pulse energy or can be determined from that pulse energy, in which the
  • both the frequency spectrum and the pressure in the high-pressure accumulator are preferably determined as a function of the respective pulse energy.
  • An idle stroke determined by the hydraulic method or the corresponding pulse energy or time delay forms an important reference value, since the Pressure drop in the high pressure accumulator coincides with or immediately precedes the injection process.
  • control unit is set up by programming, based on the idle stroke or the time delay to make a correction of a targeting of the opening of the injection opening control of the piezoelectric actuator.
  • the correction is made by adjusting a drive time of the piezoelectric actuator.
  • the correction is preferably used in normal operation of the internal combustion engine, wherein the time delay resulting from the idle stroke should be compensated.
  • it is possible to control an injection timing and an injection time, which is at least approximately proportional to an injected fuel amount, with high precision.
  • determining the idle stroke or the time delay from the frequency spectra comprises determining a natural frequency and / or a maximum amplitude in each of the frequency spectra.
  • Each of the frequency spectra includes amplitude values that are each uniquely associated with a frequency value.
  • the maximum amplitude is always one of the largest among the amplitude values.
  • the natural frequency is in each case an associated quenzwert the largest amplitude value Fri ⁇ .
  • the maximum amplitude and the natural frequency are each characteristic of the movement of the piezoactuator caused by the respective pulse with the respective pulse energy.
  • the piezoelectric actuator with the pulses in an order of increasing pulse energy is applied and the application of the pulses is terminated when a natural frequency curve, which includes the natural frequencies as a function of the pulse energies or the charging times or charge amounts of the pulses, a has exceeded a local maximum or if an amplitude curve comprising the maximum amplitudes as a function of the pulse energies or the charging times of the pulses has exceeded a local minimum.
  • the natural frequency curve typically has the local maximum at a pulse energy or at a charging time, by which the corresponding pulse just causes a length change of the piezoactuator corresponding to the idle stroke.
  • the amplitude curve is the local minimum have experi ⁇ approximately in accordance with the pulse energy or at the charging time, by which just caused the corresponding pulse corresponding to the idle stroke length change of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 b shows a detail view from FIG. 1 a
  • Fig. 2a shows a time course of a on a
  • FIG. 2b shows an electrical pulse, with which the
  • Piezo actuator is acted upon
  • Fig. 2c shows a time course of a change in length
  • Piezoaktors, Fig. 2d a plurality of electrical pulses increasing
  • Fig. 3a-d in a schematic representation of the piezoelectric actuator and a
  • Fig. 2d and Fig. 8 is a mathematically expressed algorithm for
  • Fig. La shows a section through an injection device 1 for an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle (not shown).
  • the injection device 1 comprises an injector 2 with a valve piston 3 for controlling a fuel flow into and out of a control chamber 4 and with a piezoactuator 5 for moving the valve piston 3.
  • the valve piston 3 is part of a pressure-balanced servo valve 6, which discharges fuel from the control chamber 4 controlled.
  • the injection device 1 comprises a control unit 7 for controlling the piezoelectric actuator 5, which is designed as a programmable microcontroller.
  • the injection Device 1 a high-pressure accumulator 8, also called rail, for providing fuel (not shown) to the injector 2 via a fuel line 9.
  • a pressure gauge 10 for detecting a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator 8 (rail pressure) is arranged, wherein the Pressure gauge 10 is connected to the control unit 7 by an electrical connection 11.
  • the injector 2 has a nozzle needle 12 for opening and closing an injection port 13 of the injector 2.
  • the nozzle needle 12 is movable in a nozzle chamber 16. When the injection opening 13 is open in a
  • Injection process fuel injected from the injector 2 in a combustion chamber of the internal combustion engine is e.g. for gas.
  • the rail pressure during operation of the injector 1 is typically between 200 and 2000 bar.
  • Fig. Lb shows a detailed view of the control chamber 4 of Fig. La.
  • the valve piston 3 of the pressure-balanced servo valve 6 which comprises, in addition to the valve piston 3, a valve spring which closes the servo valve 6 when the piezoactuator 5 exerts no force on the valve piston. If the servo valve 6 is closed, then a flow of fuel out of the control chamber 4 is prevented. Due to the fuel line 9 hydrostatic pressures in the control chamber 4 and in the nozzle chamber 16 are coupled to the rail pressure.
  • the pressure in the control chamber 4 and a nozzle spring 15 ensure that a force acting on the nozzle needle 12, the nozzle needle 12 is closed at ge ⁇ closed servo valve 6 against a pressure in the nozzle chamber 16 and the injection port 13 closes (Fig. La). If the valve piston 3 of the servo valve 6 is moved by means of the piezoelectric actuator 5 in a first direction and opened against a counterforce of the valve spring 14, then fuel flows from the control chamber 4 via the servo valve 6. As a result, the pressure in the control chamber 4 and the pressure in the high-pressure accumulator 8 decrease.
  • FIG. 2b shows by way of example a pulse 17 of these pulses 17 ', 17 ", etc. in detail. In this case, the pulse 17 is given in Fig.
  • the charging time is about 120 microseconds.
  • the piezoelectric actuator 5 undergoes a change in length 20 proportional to the voltage 19, which is shown in FIG. 2c.
  • the charge time 18 is followed by a deflection time interval 21 extending from one end of the charge time 18 to a start of a discharge time 24.
  • the maximum value of the voltage 19 in FIG. 2a is about 60 volts
  • the maximum value of the change in length 20 in FIG. 2c is about 6 microns.
  • FIG. 2 a It can also be seen in FIG. 2 a that the voltage 19 is superimposed on an oscillating voltage signal 22 applied to the piezoactuator 5 during the deflection time interval 21. This is due to mechanical vibrations 23 of the piezoelectric actuator 5, which are triggered upon reaching the maximum change in length 20 of the piezoelectric actuator 5 by an inertia and rigidity of the piezoelectric actuator 5. Is the piezoelectric actuator 5 due to Length change 20 is deflected in such a way that it comes into contact with an abutment of the valve piston 3 (see FIGS. 3 c and 3d), so that the mechanical vibrations 23 are also at least partially influenced by an inertia and a rigidity of the valve piston 3.
  • FIG. 3 c and 3d FIG.
  • FIG. 2c shows a superimposition of the oscillations 23 with the change in length 20 of the piezoelectric actuator 5 caused by the voltage 19 applied to the piezoactuator 5 by the control unit 7.
  • the voltage signal 22 is correlated via the piezoelectric effect with the mechanical vibrations 23 of the piezoelectric actuator.
  • the discharge time interval 24 is followed by the discharge time 24, during which the voltage 19 applied by the control unit 7 to the piezoactuator 5 and the change in length 20 are each returned to zero.
  • the discharge time is also about 120 microseconds.
  • a decrease in the voltage 19 during the discharge time 24 causes a discharge pulse 25.
  • electric pulse in the context of the invention, however, only the pulse 17 given by the charging current flowing to the piezoelectric actuator 6 during the charging time 18 should be understood.
  • the control unit 7 is set up to keep the charging current of the pulse 17 approximately constant during the charging time 18, so that the charging current is the same for each pulse of the plurality of pulses 17 ', 17 ", etc. (FIG. 2d) , Thus, a pulse energy of the pulses is proportional to the charging time 18. This is thus a measure of the pulse energy.
  • a given by the charging time 18, the Auslen ⁇ kungszeitintervall 21 and the discharge time 24 period is a drive time 26 of the piezoelectric actuator 5, which is about 300 microseconds in Fig. 2a (time scale in Fig. 2a in this area non-linear).
  • the voltage 19 applied by the control unit 7 to the piezoactuator 5 is different from zero and the piezoactuator 5 is deflected.
  • the piezoactuator 5 thus performs a movement caused by the electrical pulse 17. From the change in length 20 and the superimposed with this mechanical
  • Vibrations 23 results in a deflection of the movement of the piezoelectric actuator. 5
  • Some of the pulses 17 ', 17 “, etc. are shown in Fig. 2d.
  • the control unit 7 is set up to act on the piezoactuator 5 with the pulses 17 ', 17 “, etc.
  • the charging current is in each case the same for the different pulses 17 ', 17 “, etc. and amounts to 3 A.
  • the pulses 17', 17", etc. differ in each case only by different charging times 18 ', 18 ", etc ., which increase in a chronological order.
  • the piezoelectric actuator 5 is thus acted upon by the control unit 7 by the pulses 17 ', 17 ", etc. with increasing pulse energy, the pulse energies increasing linearly here.
  • a time scale is not shown linearly in FIG. 2d. This is to take into account the fact that time intervals 31 ', 31'', etc. between each two of the pulses 17', 17 '', etc. are usually significantly longer than the loading times 18 ', 18'', etc.
  • the time intervals 31 ', 31 ", etc. may be a few milliseconds.
  • Fig. 3 shows schematically the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3, each having a cylindrical shape and are arranged along a ge ⁇ common cylinder axis.
  • Fig. 3a shows the piezoelectric actuator 5 in a non-deflected position.
  • the piezoelectric actuator 5 is acted upon by the control unit 7 in each case with the electrical pulses 17 ', 17''and17''' from FIG. 2d.
  • the corresponding pulse energies thus increase linearly from FIG. 3b to FIG. 3d.
  • the piezoactuator 5 is shown in each case during deflection time intervals 21 ', 21''and21''' (see FIG. 4).
  • the piezoelectric actuator is thus in each case in a fully deflected position, around which it executes mechanical vibrations 23 ', 23 "and 23"'.
  • a distance (FIG. 3) between the undeflected piezoactuator 5 and the valve piston 3 in FIG. 3 a is an idle stroke 27, which should be about 4 micrometers here.
  • the idle stroke 27 causes a time delay between the activation of the piezoelectric actuator 5 by the control unit 7 and a movement of the valve piston 3 caused by the piezoelectric actuator and intended in normal operation.
  • the idle stroke 27 or a measure of this idle stroke should be determined. So that the piezoelectric actuator 5 with the valve piston. 3 can come into contact and move it, the change in length 20 must be greater than or equal to the idle stroke 27.
  • a deflection 20 'caused by the pulse 17' (see FIG. 2 a) is smaller than the idle stroke 27, so that the piezoactuator 5 and the valve piston 3 do not come into contact.
  • the mechanical vibrations 23 '(see double arrow) performed by the piezoelectric actuator 5 in this deflection 20' are therefore influenced only by an inertia and a rigidity of the piezoactuator 5.
  • Pulse energy of the pulse 17 ' Pulse energy of the pulse 17 '.
  • the caused by the pulse 17 '' deflection 20 '' of the piezoelectric actuator 5 is a little larger than the idle stroke 27.
  • the mechanical vibrations of the piezoelectric actuator 5 at this deflection 20 '' 23 are therefore not only of The inertia and the rigidity of the piezoelectric actuator 5 is influenced, but at least partially by the inertia and the rigidity of the valve piston 3, as a result of the contact between the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3 at least a portion of a vibration energy is transmitted from the piezoelectric actuator 5 to the valve piston 3.
  • Fig. 3d shows a situation in which a pulse energy of the pulse 17 '''(see Fig. 2d) is greater than the pulse energies of the pulses 17' and 17 ''.
  • the deflection 20 '''of the piezoactuator 5 caused by the pulse 17''' is greater than the idle stroke 27, so that the valve piston 3 is moved by the piezoactuator 5.
  • the piezoelectric actuator 5 in this deflection 20 '''running mechanical vibrations 23''' (see double arrow) will be influenced ⁇ extent on the inertia and the stiffness of the valve piston. 3 This is especially the case when one
  • Deflection 20 '''of the piezoelectric actuator 5 is small compared to a deflection 29 of the valve piston 3.
  • the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3 during the oscillations 23''' in constant contact. Movements of the piezoactuator 5 caused by the pulses 17 ', 17''and17''' (FIG. 2d), in particular comprising the oscillations 23 ', 23''and23''' (FIGS. 3b to 3d), are with voltage signals 22 ', 22''and22''' (FIG. 4) applied to the piezoactuator 5 are correlated via the piezoelectric effect.
  • the designations in FIG. 4 are analogous to those in FIG. 2a.
  • the pulse energies of the pulses 17 ', 17''and17'''' are reflected in FIG. 4 in the form of charging times 18 ', 18''and18''', ie the pulse energies are the respective charging times 18 ', 18''and18''' proportional.
  • the control unit 7 is now set up, after the corresponding pulses 17 ', 17 “and 17”', in FIG. 4 in each case after the end of the charging times 18 ', 18 ". and 18 ''', frequency spectrums 32', 32 '' and 32 '''( Figure 5) of the respective voltage signals 22', 22 '' and 22 '''( Figure 4).
  • the sampling takes place in each case in time steps of 5 ⁇ .
  • the drive time 26 in FIG. 4 is 500 ⁇ .
  • the frequency spectra 32 ', 32' 'and 32' '' generated from the signals 22 ', 22' 'and 22' '' are shown in FIG. They each comprise frequency values on the abscissa 33, to which exactly one amplitude value is assigned on the ordinate 34 in each case.
  • the frequency spectrums 32 ', 32' 'and 32' '' associated with the pulses 17 ', 17' 'and 17' '' (FIGS. 2d and 3) (FIG. 5) are each different.
  • the control unit 7 is set up to detect differences between the frequency spectra 32 ', 32''and32''' by providing maximum amplitudes 35 ', 35''and35' for the spectra 32 ', 32''and32''', respectively '''determined, which each natural frequencies 36', 36 '' and 36 '''are assigned. It can clearly be seen in FIG. 5 that the spectrum 32 '' associated with the pulse 17 '' for which the deflection 20 '' of the piezoactuator 5 is approximately equal to the idle stroke 27 (FIG. 3) among the three represented spectra 32 ', 32''and32''' has the largest natural frequency 36 '' and the smallest maximum amplitude 35 ''.
  • the natural frequencies 36 ', 36''and36''' and the maximum amplitudes 35 ', 35''and35''' are characteristic of each spectrum.
  • the control unit 7 is set up, the spectra 32 ', 32''and32''' on the basis of
  • the spectra 32 ', 32''and32''' shown in FIG. 5 represent only a plurality of frequency spectra which the control unit 7 receives after each of the plurality of pulses 17 ', 17 ", etc. (FIG. 2d ) is set up to capture.
  • 6 shows a natural frequency curve 37 which shows the natural frequencies 36 ', 36''and36''' determined by means of the control unit 7 from the frequency spectra 32 ', 32 "and 32'''' as a function of the corresponding charging times 18 '. , 18 '' and 18 '''represents.
  • amplitude curve 38 which shows the maximum amplitudes 35 ', 35 "and 35'” determined by means of the control unit 7 from the frequency spectra 32 ', 32 "and 32'” as a function of the corresponding charging times 18 '. , 18 '' and 18 '''represents.
  • the control unit 7 is set up, the time required to overcome the idle stroke loading time 18 '' (namely, this causes the idle stroke 27 same deflection 20 '' of the piezoelectric actuator 5 in Fig. 2c) from the natural frequency curve 37 by determining the loading time 18 ''which is associated with the maximum natural frequency value 36''of the natural frequency curve 37.
  • control unit 7 is set up to determine the charging time 18 '' necessary for overcoming the idle stroke from the amplitude curve by determining the charging time 18 '' associated with the minimum amplitude value 35 '' of the amplitude curve 38.
  • the determination of the time required to overcome the idle stroke 27 loading time 18 '' of the determination of the idle stroke 27 itself is equal, since it is proportional to each other sizes, provided that the charging current 17 ', 17'', etc. is the same (see Fig. 2d). It is conceivable that both methods give slightly different results.
  • the ⁇ He mediation of the idle stroke 27 by determining the maximum or local maximum 36 '' of the resonant frequency curve 37 with the He ⁇ averaging the idle stroke 27 by determination of the minimum or the local minimum 35 'combined' of the amplitude curve 38, for example by forming a mean value of the two results.
  • the pulses 17 ', 17' 'and 17' '' are applied to the piezoelectric actuator 5 with increasing pulse energy, and the application of the pulses is ended when the local maximum 36 ''. the eigenfrequency curve 37 is exceeded.
  • the natural frequencies 36 ', 36' ', etc. are each determined immediately after the acquisition of the spectra 32', 32 '', etc. Accordingly, it is conceivable to end the application of the pulses 17 ', 17 ", etc., when the local minimum 35" of the amplitude curve 38 is exceeded.
  • the pulse energies or the pulse energies each proportional charging times 18 ', 18' ', etc. to be selected so that the injection port 13 of the Injector 2 each remains closed and no injection takes place. This is best done by choosing the maximum charging time 18 '' 'so that the valve piston 3 is not moved appreciably by the piezoactuator 5.
  • the above-described determination of the necessary for overcoming the idle stroke 27 loading time 18 ' is carried out' in normal ⁇ operation of the injection device 1, and the internal combustion engine, wherein the piezoelectric actuator 5 with the pulses 17 ', 17'', etc. (Fig. 2d) etc is applied between two injections.
  • the piezoactuator 5 is in each case subjected to an injection pulse (not shown) before a first one of the pulses 17 ', 17 ", etc., and then only after a last one of the pulses 17', 17", etc. which causes the opening of the injection port 13 through the nozzle needle 12.
  • FIG. 7 shows a further possibility of determining the charging time 18 "of the piezoactuator 5 necessary for overcoming the idle stroke 27.
  • a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator 8 is detected, and the charging time 18 "is determined by the control unit 7 from a pressure drop in the high-pressure accumulator 8.
  • the sought loading time 18 '' is the time loading, in which the
  • FIG. 7 shows a
  • Pressure drop is detected so that no actual injection takes place in the combustion chamber.
  • Piezoactuator 5 with the pulses 17 ', 17' ', etc., the electrical and the hydraulic method are combined, i. the analysis of the frequency spectra 32 ', 32' 'and 32' '' and the determination of the pressure drop in the high-pressure accumulator 8 from the curve 40 are performed in parallel, wherein the respectively obtained charging times 18 '' are compared. It is conceivable that both methods yield slightly different results. A difference in the charging times obtained from both methods is then taken into account when driving the piezoactuator 5 in normal operation, e.g. the activation time 26 is extended or shortened by this difference.
  • the control unit 7 is set up in terms of programming, based on the charging time 18 '' determined by the analysis of the frequency spectra, which represents a measure of the idle stroke 27, to correct the activation of the piezoactuator 5.
  • the control unit 7 is set up, the activation time 26 (FIG and 4) or the drive timing 41 (FIG. 2), which is a timing at which the drive timing 26 begins to correct. 8 shows a possibility of correcting the drive time 26.
  • a t corr denotes a corrected drive time
  • a tnom a nominal drive time
  • a t la den, act the previously determined loading time 18 '',
  • control unit 7 is arranged to add a double of a difference between a measurement-determined charge time and a nominal charge time at a nominal drive time.
  • the nominal drive time A t nom nd the nominal charge time A t La den, nom can be provided, for example, by a manufacturer, ideally in each case by measurement after a production of the injection system 1.

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Abstract

The invention relates to an injection device (1) for an internal combustion engine, comprising a piezo actuator (5), a valve piston (3) which can be moved by the piezo actuator (5), and a control unit (7) for actuating the piezo actuator (5), wherein the control unit (7) is programmed to supply a plurality of electrical pulses (17', 17'', 17''') having different pulse energy to the piezo actuator (5) and determine a return stroke (27) between the piezo actuator (5) and the valve piston (3) or a time delay (18'') caused by the return stroke (27). The control unit (7) is further programmed to select the pulse energies such that a maximum excursion (20') of a movement of the piezo actuator (5) caused by at least one of the pulses (17') is smaller than the return stroke (27), whereas a maximum excursion (20''') of a movement of the piezo actuator (5) caused by at least another one of the pulses (17''') is greater than the return stroke (27), after each of the pulses (17', 17'', 17''') detect a frequency spectrum (32', 32'', 32''') of a voltage signal (22', 22'', 22''') present at the piezo actuator (5) during the movement caused by the respective pulse (17', 17'', 17'''), and determine the return stroke (27) or the time delay (18''') on the basis of these frequency spectra (32', 32'', 32'''). The invention further relates to a corresponding method.

Description

Beschreibung Einspritzvorrichtung Description injection device
Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Leerhubes zwischen einem Piezoaktor und einem durch den The invention relates to an injection device for an internal combustion engine and a method for determining a Leerhubes between a piezoelectric actuator and a through the
Piezoaktor bewegbaren Ventilkolben eines Injektors zur Einspritzung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine oder zur Bestimmung einer durch den Leerhub verursachten Zeitverzögerung. Piezo actuator movable valve piston of an injector for the injection of fuel in an internal combustion engine or for determining a time delay caused by the idle stroke.
Bekannte Einspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen umfassen einen Injektor mit einem Ventilkolben zum Steuern eines Kraftstoffflusses und mit einem Piezoaktor zum Bewegen des Ventilkolbens sowie eine Steuereinheit zum Ansteuern des Piezoaktors. Dabei ist die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet, den Piezoaktor mit elektrischen Pulsen zu beaufschlagen und damit das Bewegen des Ventilkolbens zu bewirken, wenn eine durch den Piezoaktor auf den Ventilkolben ausgeübte Kraft größer ist als eine Gegenkraft. Für einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine ist es erforderlich, einen Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzdauer, die durch das Bewegen des Ventilkolbens reguliert werden, zeitgenau zu kontrollieren . Known injection devices for internal combustion engines include an injector with a valve piston for controlling a fuel flow and with a piezoelectric actuator for moving the valve piston and a control unit for driving the piezoelectric actuator. The control unit is programmatically set up to apply electrical pulses to the piezoelectric actuator and thus to cause the valve piston to move when a force exerted on the valve piston by the piezoactuator is greater than a counterforce. For trouble-free operation of the internal combustion engine, it is necessary to accurately control an injection timing and an injection duration, which are regulated by the movement of the valve piston.
Der zeitgenauen Kontrolle steht insbesondere ein sogenannter Leerhub zwischen Piezoaktor und Ventilkolben entgegen. Der Leerhub ist definiert als eine Wegstrecke, um die sich der Piezoaktor bewegen oder ausdehnen muss, bevor er den Ventilkolben bewegen kann. Er bewirkt daher eine Zeitverzögerung zwischen dem Ansteuern des Piezoaktors und dem Bewegen des Ventilkolbens. In der vorliegenden Schrift soll der Begriff Leerhub dabei nicht nur die dem Leerhub entsprechende Länge bezeichnen können, sondern auch eine andere Größe, die als Maß für diesen Leerhub im engeren Sinne des Wortes - also für die genannte Länge - geeignet ist, z.B. eine Ladungsmenge oder eine Energie eines elektrischen Pulses, die den Piezoaktor den Leerhub überwinden lässt. Aufgrund von mechanischen Toleranzen, Temperaturschwankungen, Ein- laufverhalten eines Kraftstoffs und Verschleiss ist eine genaue Größe des Leerhubs in der Regel jedoch nicht bekannt und darüber hinaus Änderungen unterworfen. Damit der störungsfreie Betrieb der Brennkraftmaschine dennoch gewährleistet werden kann, ist es daher erforderlich, den Leerhub oder die durch den Leerhub verursachte Zeitverzögerung zu bestimmen und beim Ansteuern des Piezoaktors zu berücksichtigen. In particular, a so-called idle stroke between the piezoactuator and the valve piston is opposed by the time-precise control. The idle stroke is defined as a distance the piezo actuator must travel or expand before it can move the valve piston. It therefore causes a time delay between the driving of the piezoelectric actuator and the movement of the valve piston. In the present specification, the term Leerhub should not only be able to designate the idle stroke corresponding length, but also a different size, which is suitable as a measure of this idle stroke in the narrow sense of the word - ie for the said length - eg a charge or an energy of an electrical pulse that allows the piezo actuator to overcome the idle stroke. Due to mechanical tolerances, temperature fluctuations, Running behavior of a fuel and wear is an exact size of the idle stroke usually not known and, moreover, subject to change. Thus, the trouble-free operation of the internal combustion engine can still be guaranteed, it is therefore necessary to determine the idle stroke or caused by the idle stroke time delay and to take into account when driving the piezoelectric actuator.
Bei einem bekannten Verfahren zur Bestimmung des Leerhubs wird der Piezoaktor mit elektrischen Pulsen unterschiedlicherIn a known method for determining the idle stroke of the piezoelectric actuator is different with electrical pulses
Pulsenergie beaufschlagt. Zusätzlich wird vor und nach jedem der Pulse ein hydrostatischer Druck in einem Hochdruckspeicher (Rail), der die Einspritzvorrichtung mit Kraftstoff versorgt, mittels eines Druckmessers bestimmt. Ist dabei die Pulsenergie eines der Pulse so groß, dass der Piezoaktor den Leerhub und die Gegenkraft überwindet, so bewegt der Piezoaktor den Ventilkolben und verursacht einen Druckeinbruch im Rail. Eine Kenntnis der Pulsenergie, bei der dieser Druckeinbruch einsetzt, ermöglicht eine Anpassung der Ansteuerung des Piezoaktors während des Betriebes der Brennkraftmaschine. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es nicht bei beliebigen Werten von Drehzahl, Raildruck oder Zahl von Einspritzvorgängen pro Sekunde durchführbar ist. Wird zudem eine Mehrzahl von Injektoren über dasselbe Rail mit Kraftstoff versorgt, so kann ein Druckeinbruch im Rail unter Umständen nicht eindeutig auf einen einzelnen Injektor zurückgeführt werden. Pulse energy applied. In addition, before and after each of the pulses, a hydrostatic pressure in a high-pressure accumulator (rail), which supplies the injector with fuel, determined by means of a pressure gauge. If the pulse energy of one of the pulses is so great that the piezoactuator overcomes the idle stroke and the counterforce, then the piezoactuator moves the valve piston and causes a pressure drop in the rail. A knowledge of the pulse energy, which uses this pressure drop, allows adaptation of the control of the piezoelectric actuator during operation of the internal combustion engine. A disadvantage of this method is that it is not feasible for any values of speed, rail pressure or number of injection operations per second. If, moreover, a plurality of injectors are supplied with fuel via the same rail, a pressure drop in the rail may under certain circumstances not be clearly attributed to a single injector.
Bei einem anderen bekannten Verfahren gemäß der DE 10 2009 018 289 zur Bestimmung des Leerhubs wird der Piezoaktor ebenfalls mit elektrischen Pulsen unterschiedlicher Pulsenergie beaufschlagt. Zusätzlich wird nach einem Ende eines Ladevorgangs und nach einer definierten Wartezeit eine am Piezoaktor anliegende Spannung bestimmt, deren Differenz mit einer auf den Piezoaktor ausgeübten Kraftänderung korrelliert ist. Ist die Pulsenergie hinreichend groß, um den Ventilkolben zu bewegen und dadurch einen In another known method according to DE 10 2009 018 289 for determining the idle stroke of the piezoelectric actuator is also acted upon with electric pulses of different pulse energy. In addition, after an end of a charging process and after a defined waiting time, a voltage applied to the piezoactuator is determined, the difference of which is correlated with a force change exerted on the piezoactuator. Is the pulse energy sufficiently large to move the valve piston and thereby a
Druckeinbruch im Rail zu verursachen, und geht mit dem To cause pressure drop in the rail, and goes with the
Druckeinbruch eine Veränderung einer über den Ventilkolben auf den Piezoaktor ausgeübten Kraft einher, so ist diese Veränderung über die Spannung am Piezoaktor detektierbar . Auch hier ermöglicht die Kenntnis der Pulsenergie, bei der die Veränderung der Kraft einsetzt, die Anpassung der Ansteuerung des Piezoaktors während des Betriebes der Brennkraftmaschine. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es bei Ventilkolben sogenannter druckausgeglichener Ventile, bei denen die über den Ventilkolben auf den Piezoaktor ausgeübte Kraft vom Raildruck unabhängig ist, nicht angewendet werden kann. Gerade derartige Ventile sind im Betrieb jedoch besonders kostengünstig, da der Piezoaktor zum Bewegen dieser Ventile weniger Kraft benötigt und dadurch kleiner ausgelegt sein kann. Pressure drop associated with a change in a force exerted on the valve piston on the piezoelectric force, this change detectable via the voltage at the piezoelectric actuator. Here, too, the knowledge of the pulse energy, in which the change in the force begins, makes it possible to adapt the actuation of the piezoactuator during operation of the internal combustion engine. A disadvantage of this method is that it can not be applied to valve pistons of so-called pressure-compensated valves, in which the force exerted on the piezoelectric actuator via the valve piston is independent of the rail pressure. However, such valves are particularly cost-effective in operation, since the piezoelectric actuator for moving these valves requires less force and thus can be made smaller.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe besteht somit darin, eine Steuerung einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine derart einzurichten, dass ein Leerhub zwischen einem Piezoaktor und einem mit dem Piezoaktor bewegbaren Ventilkolben oder eine durch den Leerhub verursachte Zeitverzögerung möglichst präzise bestimmbar ist, und zwar möglichst unabhängig von einem Betriebszustand und von einer speziellen Bauart der Einspritzvorrichtung. Die Aufgabe umfasst ebenso, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Bestimmung durchgeführt werden kann. The underlying technical object of the present invention is therefore to set up a control of an injection device for an internal combustion engine such that an idle stroke between a piezoelectric actuator and a valve piston movable with the piezoelectric actuator or a time delay caused by the idle stroke can be determined as precisely as possible regardless of an operating condition and of a specific type of injector. The object also includes proposing a method with which the determination can be carried out.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Aus führungs formen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen . This object is achieved by an injection device according to claim 1 and a method according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird eine Einspritzvorrichtung für eine According to the invention, an injection device for a
Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die einen Injektor mit einem Ventilkolben zum Steuern eines Kraftstoffflusses und mit einem Piezoaktor zum Bewegen des Ventilkolbens sowie eine Steuereinheit zum Ansteuern des Piezoaktors umfasst, wobei die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet ist, den Internal combustion engine proposed, comprising an injector with a valve piston for controlling a fuel flow and with a piezoelectric actuator for moving the valve piston and a control unit for driving the piezoelectric actuator, wherein the control unit is set by the program, the
Piezoaktor mit einer Mehrzahl elektrischer Pulse unterschiedlicher Pulsenergie zu beaufschlagen und einen Leerhub zwischen dem Piezoaktor und dem Ventilkolben oder eine durch den Leerhub verursachte Zeitverzögerung zu bestimmen, wobei die Steuereinheit ferner programmtechnisch eingerichtet ist, die Pulsenergien so zu wählen, dass eine maximale Actuate piezoelectric actuator with a plurality of electrical pulses of different pulse energy and to determine a Leerhub between the piezoelectric actuator and the valve piston or a time delay caused by the idle stroke, wherein the Control unit is further programmatically set to select the pulse energies so that a maximum
Auslenkung einer durch mindestens einen der Pulse verursachten Bewegung des Piezoaktors kleiner ist als der Leerhub, während eine maximale Auslenkung einer durch mindestens einen weiteren der Pulse verursachten Bewegung des Piezoaktors größer ist als der Leerhub, und zwar vorzugsweise nur geringfügig größer,  Deflection of a movement of the piezoactuator caused by at least one of the pulses is smaller than the idle stroke, while a maximum deflection of a movement of the piezoactuator caused by at least one of the pulses is greater than the idle stroke, preferably only slightly larger,
nach jedem der Pulse ein Frequenzspektrum eines am  after each of the pulses a frequency spectrum of an am
Piezoaktor anliegenden Spannungssignals während der durch den jeweiligen Puls verursachten Bewegung zu erfassen, und  Piezoaktor detect voltage signal during the movement caused by the respective pulse, and
den Leerhub oder die Zeitverzögerung aus diesen Frequenzspektren zu ermitteln.  determine the idle stroke or the time delay from these frequency spectra.
Ebenso wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Leerhubes zwischen einem Piezoaktor und einem durch den Piezoaktor bewegbaren Ventilkolben eines Injektors zur Einspritzung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine oder zur Bestimmung einer durch den Leerhub verursachten Zeitverzögerung vorgeschlagen, wobei der Piezoaktor mit einer Mehrzahl von elektrischen Pulsen unterschiedlicher Pulsenergie beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Likewise, a method for determining an idle stroke between a piezoelectric actuator and a valve piston of an injector for injecting fuel into an internal combustion engine or for determining a time delay caused by the idle stroke is proposed, wherein the piezoelectric actuator acts on a plurality of electrical pulses of different pulse energy is characterized by the following steps:
Wählen der Pulsenergien derart, dass mindestens einer der Pulse den Piezoaktor um weniger als den Leerhub auslenkt, während mindestens ein weiterer der Pulse den Piezoaktor um - vorzugsweise nur wenig - mehr als den Leerhub auslenkt,  Selecting the pulse energies such that at least one of the pulses deflects the piezoactuator by less than the idle stroke, while at least one further of the pulses deflects the piezoelectric actuator by-preferably only slightly-more than the idle stroke,
Erfassen eines Frequenzspektrums eines am Piezoaktor anliegenden Spannungssignals nach jedem der Pulse während einer durch den jeweiligen Puls verursachten Bewegung des Piezoaktors und  Detecting a frequency spectrum of a voltage signal applied to the piezoelectric actuator after each of the pulses during a movement of the piezoelectric actuator caused by the respective pulse and
Ermitteln des Leerhubs oder der Zeitverzögerung aus diesen Frequenzspektren.  Determine the idle stroke or the time delay from these frequency spectra.
Dabei ist typischerweise die Steuereinheit eingerichtet, das Beaufschlagen des Piezoaktors mit den elektrischen Pulsen durch ein Anlegen einer elektrischen Spannung an dem Piezoaktor zu bewirken. Eine Ansteuerzeit des Piezoaktors ist dann ein Zeitintervall, innerhalb dessen die Spannung von Null ver¬ schieden ist oder eine bestimmte Schwelle überschreitet. Eine Ladezeit ist ein erster Abschnitt der Ansteuerzeit, innerhalb dessen ein Ladestrom auf den Piezoaktor fließt, so dass der Piezoaktor eine Längenänderung erfährt. Die Ladezeit endet, wenn kein Strom mehr auf den Piezoaktor fließt. Eine Entladezeit ist ein letzter Abschnitt der Ansteuerzeit, innerhalb dessen ein Entladestrom von dem Piezoaktor abfließt. Die Entladezeit endet, wenn kein Strom mehr von dem Piezoaktor abfließt. In this case, the control unit is typically configured to apply the electrical pulses to the piezoelectric actuator by applying an electrical voltage to the piezoelectric actuator cause. A drive time of the piezoelectric actuator is then a time interval within which the zero voltage ver ¬ eliminated or exceeds a certain threshold. A charging time is a first portion of the driving time, within which a charging current flows to the piezoelectric actuator, so that the piezoelectric actuator undergoes a change in length. The charging time ends when no more current flows to the piezoelectric actuator. A discharge time is a final portion of the drive time within which a discharge current flows from the piezoelectric actuator. The discharge time ends when no more current flows from the piezoelectric actuator.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, das Span¬ nungssignal jeweils innerhalb eines Auslenkungszeitintervalls zu erfassen, das sich maximal von einem Ende der Ladezeit bis zu einem Beginn der Entladezeit erstreckt. Während des Auslen¬ kungszeitintervalls ist der Piezoaktor im Wesentlichen um die Längenänderung ausgelenkt. Die durch den jeweiligen Puls verursachte Bewegung, während derer die Steuereinheit das Spannungssignal zu erfassen eingerichtet ist, umfasst also insbesondere das Auslenkungszeitintervall, innerhalb dessen die Bewegung typischerweise durch eine Schwingung dominiert wird, deren genaue Eigenschaften sehr empfindlich davon abhängen, ob eine maximale Auslenkung der Bewegung kleiner oder zumindest geringfügig größer ist als der Leerhub, ob also der Piezoaktor an einem Widerlager am Ventilkolben anstößt. Preferably, the control unit is adapted to detect the tensioning ¬ voltage signal in each case within a Auslenkungszeitintervalls containing up to a start of the discharge extends a maximum of one end of the charging time. During the Auslen ¬ kungszeitintervalls the piezoelectric actuator is essentially deflected by the change in length. The movement caused by the respective pulse during which the control unit is set up to detect the voltage signal therefore comprises, in particular, the deflection time interval within which the movement is typically dominated by a vibration whose precise characteristics very sensitively depend on whether a maximum deflection of the movement smaller or at least slightly larger than the idle stroke, so if the piezoelectric actuator abuts an abutment on the valve piston.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, den Ladestrom während der Ladezeit jeweils weitgehend oder genau konstant zu halten. In diesem Fall sind die Pulsenergie, die Längenänderung und die Ladezeit der Pulse jeweils zumindest weitgehend pro¬ portional zu einander. Für die Längenänderung gilt die Proportionalität zur jeweiligen Pulsenergie und bei konstantem Ladestrom zur jeweiligen Ladezeit wenigstens, solange die Längenänderung kleiner oder gleich dem Leerhub ist. Wenn der Piezoaktor durch einen Puls gerade um den Leerhub ausgelenkt wird, können daher die entsprechende Ladezeit oder die ent¬ sprechende Pulsenergie als Maß für den Leerhub dienen. Ins¬ besondere ist die Ladezeit in diesem Fall gleich der durch den Leerhub verursachten Zeitverzögerung. Bei jeweils gleichen konstanten Ladeströmen der Pulse steht damit der Ermittlung des Leerhubes oder der durch den Leerhub verursachten Zeitverzögerung die Ermittlung derjenigen Pulsenergie oder derjenigen Ladezeit gleich, bei der die Längenänderung gleich dem Leerhub ist . Preferably, the control unit is set up to keep the charging current largely constant or exactly constant during the charging time. In this case, the pulse energy, the change in length and the charging time of the pulses are each at least largely pro ¬ proportional to each other. For the change in length, the proportionality to the respective pulse energy and at constant charging current for the respective charging time applies at least as long as the change in length is less than or equal to the idle stroke. If the piezoelectric actuator is deflected by a pulse just about the idle stroke, therefore, the corresponding charging time or ent ¬ speaking pulse energy can be used as a measure of the idle stroke. Ins ¬ special is the charging time in this case is defined by the Idle stroke caused time delay. With in each case the same constant charging currents of the pulses, the determination of the idle stroke or the time delay caused by the idle stroke is the same as the determination of that pulse energy or the charging time at which the change in length equals the idle stroke.
Zum Erfassen des Spannungssignals ist die Steuereinheit ein¬ gerichtet, den Piezoaktor als Spannungssensor zu verwenden. Dabei sind Werte des Spannungssignals typischerweise jeweils proportional zu auf den Piezoaktor wirksamen Kräften. Im Falle der mindestens einen Bewegung, deren maximale Auslenkung kleiner ist als der Leerhub, umfassen die auf den Piezoaktor wirksamen Kräfte Trägheitskräfte und Rückstellkräfte des Piezoaktors. Im Falle der mindestens einen weiteren Bewegung, deren maximale Auslenkung größer ist als der Leerhub, umfassen die auf den Piezoaktor wirksamen Kräfte zusätzlich wenigstens teilweise Trägheitskräfte und Rückstellkräfte des Ventilkolbens. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, von dem Spannungssignal z.B. einen Sockelwert (Offset) abzuziehen und das Spannungs¬ signal sodann einem Frequenzanalysealgorithmus zuzuführen, z.B. einem FFT-Algorithmus , der das Frequenzspektrum liefert. Dem Frequenzspektrum kann jeweils die Pulsenergie oder eine For detecting the voltage signal, the control unit is directed ¬ to use the piezoelectric actuator as a voltage sensor. In this case, values of the voltage signal are typically proportional to forces acting on the piezoelectric actuator. In the case of at least one movement whose maximum deflection is smaller than the idle stroke, the forces acting on the piezoelectric actuator forces include inertial forces and restoring forces of the piezoelectric actuator. In the case of at least one further movement whose maximum deflection is greater than the idle stroke, the forces acting on the piezoelectric actuator additionally comprise at least partially inertial forces and restoring forces of the valve piston. The control unit may be arranged, a pedestal value of the voltage signal eg (offset) to withdraw and then supplying the voltage signal ¬ a frequency analysis algorithm, such as an FFT algorithm, which provides the frequency spectrum. The frequency spectrum can each pulse energy or a
Pulsdauer oder Ladezeit oder eine Ladungsmenge desjenigen Pulses zugeordnet werden, der die Bewegung verursacht, während derer das dem Frequenzspektrum zugrunde liegende Spannungssignal erfasst wird . Pulse duration or charging time or a charge amount of that pulse are assigned, which causes the movement during which the voltage spectrum underlying the frequency spectrum is detected.
Das erfindungsgemäße Ermitteln des Leerhubes oder der Zeit¬ verzögerung aus den Frequenzspektren macht es nicht erforderlich, dass der Ventilkolben durch den Piezoaktor so weit bewegt wird, dass der Injektor geöffnet wird, so dass z.B. ein Druckeinbruch in einem Hochdruckspeicher bewirkt wird. Daher kann das Ermitteln des Leerhubes besonders schnell erfolgen. Das Ermitteln gemäß der Erfindung ist daher auch unabhängig von einem Raildruck durchführbar. Das Verfahren kann mit der vorgeschlagenen Einspritzvorrichtung demnach unabhängig von einem Betriebszustand der Einspritzvorrichtung oder der Brenn- kraftmaschine realisiert werden . Insbesondere können, anders als im Stand der Technik, Injektoren mit Ventilkolben beliebiger Bauart verwendet werden. Druckausgeglichene und druckbelastete Ventile sind gleichermaßen geeignet. Dadurch, dass der Determining the invention of the idle stroke or time ¬ delay from the frequency spectra does not make it necessary that the valve piston is moved so far by the piezoelectric actuator that the injector is opened so that a drop in pressure is effected in a high-pressure accumulator, for example. Therefore, the determination of the idle stroke can be done very quickly. The determination according to the invention is therefore independent of a rail pressure feasible. The method can thus be independent of an operating state of the injection device or of the combustion device with the proposed injection device. be realized. In particular, unlike in the prior art, injectors with valve piston of any type can be used. Pressure balanced and pressure loaded valves are equally suitable. Because of that
Piezoaktor als Sensor verwendet wird, ist keine zusätzliche Hardware notwendig. Piezo actuator is used as a sensor, no additional hardware is necessary.
Bei einer vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist der Injektor derart ausgebildet, dass die Bewegung des Piezoaktors mechanische Schwingungen des Piezoaktors umfasst und das Spannungssignal mit den Schwingungen korrelliert ist, wobei das Frequenzspektrum im Falle der mindestens einen Bewegung, deren maximale Auslenkung kleiner ist als der Leerhub, und im Falle der mindestens einen weiteren Bewegung, deren maximale Auslenkung größer ist als der Leerhub, je unterschiedlich ist, wobei die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet ist, einen Un¬ terschied zwischen diesen Frequenzspektren festzustellen. Die Schwingungen erfolgen vor allem während des Auslenkungszeit- intervalls, d.h. nachdem der Piezoaktor infolge des Ladepulses um die Längenänderung ausgelenkt wurde. Im Falle der erstge¬ nannten Bewegung wird das Frequenzspektrum durch eine Masse und eine Steifigkeit des Piezoaktors bestimmt. Im Falle der min¬ destens einen weiteren Bewegung wird das Frequenzspektrum zusätzlich zumindest teilweise durch eine Masse und eine Steifigkeit des Ventilkolbens bestimmt. Solange eine maximale Auslenkung des Piezoaktors kleiner ist als der Leerhub, ändert sich das Frequenzspektrum bei Beaufschlagung des Piezoaktors mit unterschiedlichen Pulsenergien der Pulse nur wenig, da jeweils dieselbe Masse und dieselbe Steifigkeit des Piezoaktors eine Form des Frequenzspektrums bestimmen. Sobald die Pulsenergien der Pulse jedoch größer sind als eine zum Überwinden des Leerhubs nötige Pulsenergie, ändert sich das Frequenzspektrum bei Be¬ aufschlagung des Piezoaktors mit zunehmenden Pulsenergien der Pulse jedoch merklich. Mit zunehmender Pulsenergie der Pulse überträgt der Piezoaktor nämlich mehr und mehr der jeweiligen Pulsenergie auf den Ventilkolben, so dass das jeweilige Fre¬ quenzspektrum mit steigender Pulsenergie in zunehmendem Maße durch die Masse und die Steifigkeit des Ventilkolbens bestimmt wird. Die Steuereinheit ist also vorzugsweise eingerichtet, insbesondere die beschriebenen Unterschiede zwischen den Frequenzspektren festzustellen. In an advantageous embodiment of the invention, the injector is embodied such that the movement of the piezoactuator comprises mechanical oscillations of the piezoactuator and the voltage signal is correlated with the oscillations, the frequency spectrum being smaller than that in the case of the at least one movement whose maximum deflection is Leerhub, and in the case of at least one further movement, the maximum deflection is greater than the idle stroke, each is different, the control unit is programmatically set to detect a Un ¬ difference between these frequency spectra. Above all, the vibrations occur during the deflection time interval, ie after the piezoelectric actuator has been deflected by the length change as a result of the charging pulse. In the case of erstge ¬ movement called the frequency spectrum is determined by a mass and a rigidity of the piezoelectric actuator. In the case of min ¬ least one further movement in addition the frequency spectrum is at least partially determined by a mass and a rigidity of the valve piston. As long as a maximum deflection of the piezoelectric actuator is smaller than the idle stroke, the frequency spectrum changes only slightly when the piezoactuator is acted upon by different pulse energies of the pulses, since the same mass and the same stiffness of the piezoactuator determine one form of the frequency spectrum. However, once the pulse energy of the pulses are greater than a required to overcome the return stroke pulse energy, however, the frequency spectrum changes markedly with Be ¬ aufschlagung of the piezoelectric actuator with increasing pulse energy of the pulses. With increasing pulse energy of the pulses, the piezoelectric actuator transmits more and more of the respective pulse energy to the valve piston, so that the respective Fre ¬ quenzspektrum with increasing pulse energy increasingly determined by the mass and the rigidity of the valve piston becomes. The control unit is thus preferably set up, in particular to determine the differences described between the frequency spectra.
Gewöhnlich umfasst der Injektor eine Düsennadel zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung des Injektors, wobei der Ventilkolben eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung durch die Düsennadel zu bewirken, und zwar bei typischen Ausführungen entsprechender Injektoren indirekt. Durch die Einspritzöffnung erfolgt bei geöffneter Düsennadel ein Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise ist der Ventilkolben in einem Ventil angeordnet, das einen hydrostatischen Druck in einem Steuerraum reguliert, der über eine Kraftstoffleitung mit dem Hoch¬ druckspeicher verbunden ist. Dabei kann das Ventil als druckausgeglichenes oder als druckbelastetes Ventil ausgebildet sei. Der Druck im Steuerraum wirkt dann auf die Düsennadel ein und steuert deren Öffnen und Schließen. Das Öffnen und Schließen der Düsennadel kann zusätzlich durch eine Düsenfeder gesteuert werden . Usually, the injector comprises a nozzle needle for opening and closing an injection port of the injector, the valve piston being arranged to effect the opening and closing of the injection port through the nozzle needle, in embodiments of corresponding injectors indirectly. Through the injection opening takes place with the nozzle needle open an injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. Preferably, the valve piston is arranged in a valve which regulates a hydrostatic pressure in a control chamber, which is connected via a fuel line to the high ¬ pressure accumulator. In this case, the valve may be designed as a pressure-compensated or pressure-loaded valve. The pressure in the control chamber then acts on the nozzle needle and controls its opening and closing. The opening and closing of the nozzle needle can be additionally controlled by a nozzle spring.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet ist, eine maximale Pulsenergie der Pulse und/oder eine maximale Ladezeit und/oder eine maximale Ansteuerzeit so zu wählen, dass die Einspritzöffnung verschlossen bleibt. Dies impliziert also, dass beim Ermitteln des Leerhubes keine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt. Da der Ventilkolben direkt oder indirekt das Öffnen und Schließen der Düsennadel bewirkt, bedeutet dies weiterhin, dass der Ventilkolben gar nicht oder nur sehr wenig bewegt wird. Daher ist zum Ermitteln des Leerhubes in diesem Fall besonders wenig Zeit erforderlich und es wird besonders wenig Energie aufgewendet. A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the control unit is programmed to select a maximum pulse energy of the pulses and / or a maximum charge time and / or a maximum drive time so that the injection port remains closed. This implies that when determining the idle stroke no injection of fuel into the combustion chamber takes place. Since the valve piston directly or indirectly causes the opening and closing of the nozzle needle, this also means that the valve piston is not or only very slightly moved. Therefore, to determine the idle stroke in this case, particularly little time is required and it is spent very little energy.
Eine weitere vorteilhafte Aus führungs form der Einspritzvorrichtung sieht vor, dass die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet ist, den Piezoaktor im Normalbetrieb des Injektors so mit den Pulsen zu beaufschlagen, dass das Beaufschlagen zeitlich zwischen zwei Einspritzvorgängen erfolgt. In diesem Fall ist es möglich, den Leerhub im Normalbetrieb wiederholt zu ermitteln. Obwohl das Verfahren zum Ermitteln des Leerhubes wie beschrieben bei beliebigem Betriebszustand der Einspritzvorrichtung oder der Brennkraftmaschine durchführbar ist, ist es denkbar, dass der Leerhub selbst mit dem Betriebszustand va¬ riiert. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Ventilkolben bei besonders hohem Raildruck dem Piezoaktor leicht entgegengedrückt wird. Bei wechselndem Betriebszustand kann es daher vorteilhaft sein, den Leerhub wiederholt zu bestimmen. Insbesondere beim Ermitteln des Leerhubes im Normalbetrieb zwischen zwei Ein- spritzvorgängen erweist es sich als vorteilhaft, die Puls¬ energien so zu wählen, dass die Einspritzöffnung infolge der Beaufschlagung des Piezoaktors mit den Pulsen verschlossen bleibt, so dass zwischen den zwei Einspritzvorgängen keine weitere Einspritzung erfolgt und den Betrieb behindert. A further advantageous embodiment of the injection device provides that the control unit is set up in terms of programming technology to apply the pulses to the piezoelectric actuator during normal operation of the injector so that the application takes place in time between two injection processes. In this Case, it is possible to repeatedly determine the idle stroke in normal operation. Although the method for determining the idle stroke as described in any operating state of the injection device or the internal combustion engine is feasible, it is conceivable that the idle stroke itself va ¬ riiert with the operating state. For example, it is conceivable that the valve piston is slightly pressed against the piezoelectric actuator at a particularly high rail pressure. In changing operating state, it may therefore be advantageous to repeatedly determine the idle stroke. In particular, when determining the idle stroke in normal operation between two injection processes, it proves to be advantageous to select the pulse ¬ energies so that the injection port remains closed due to the application of the piezoelectric actuator with the pulses, so that no further injection takes place between the two injection events and hampered the operation.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einspritzvorrichtung einen Hochdruckspeicher zum Bereitstellen von Kraftstoff an den Injektor und einen mit der Steuereinheit verbundenen Druckmesser zum Erfassen eines hydrostatischen Drucks im Hochdruckspeicher mindestens vor und/oder nach jedem der Pulse, wobei die Steuereinheit zusätzlich programmtechnisch eingerichtet ist, den Leerhub oder die Zeitverzögerung aus einem Druckabfall im Hochdruckspeicher zu ermitteln. Diese Vorgehensweise soll im Weiteren hydraulisches Verfahren genannt werden. Bei dem hydraulischen Verfahren ist der Leerhub durch diejenige Pulsenergie gegeben bzw. kann aus derjenigen Pulsenergie bestimmt werden, bei welcher der In a further advantageous embodiment of the invention, the injection device comprises a high-pressure accumulator for providing fuel to the injector and connected to the control unit pressure gauge for detecting a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator at least before and / or after each of the pulses, wherein the control unit is additionally set programmatically , to determine the idle stroke or the time delay from a pressure drop in the high-pressure accumulator. This procedure will be referred to in the following hydraulic method. In the hydraulic method, the idle stroke is given by that pulse energy or can be determined from that pulse energy, in which the
Druckabfall infolge der Beaufschlagung des Piezoaktors mit dem entsprechenden Puls einsetzt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dieses Verfahren mit dem hier beschriebenen Ermitteln des Leerhubs aus den Frequenzspektren zu kombinieren und Ergebnisse beider Vorgehensweisen zu korrellieren . Vorzugsweise werden also nach jedem der Pulse sowohl das Frequenzspektrum als auch der Druck im Hochdruckspeicher in Abhängigkeit von der jeweiligen Pulsenergie bestimmt. Ein mit dem hydraulischen Verfahren ermittelter Leerhub bzw. die entsprechende Pulsenergie oder Zeitverzögerung bildet einen wichtigen Referenzwert, da der Druckeinbruch im Hochdruckspeicher mit dem Einspritzvorgang zusammenfällt oder diesem unmittelbar vorausgeht. Pressure drop due to the application of the piezoelectric actuator with the corresponding pulse begins. It is particularly advantageous to combine this method with the determination of the idle stroke from the frequency spectra described here and to correlate the results of both procedures. Thus, after each of the pulses, both the frequency spectrum and the pressure in the high-pressure accumulator are preferably determined as a function of the respective pulse energy. An idle stroke determined by the hydraulic method or the corresponding pulse energy or time delay forms an important reference value, since the Pressure drop in the high pressure accumulator coincides with or immediately precedes the injection process.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildlung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinheit programmtechnisch eingerichtet ist, basierend auf dem Leerhub oder der Zeitverzögerung eine Korrektur einer auf das Öffnen der Einspritzöffnung zielenden Ansteuerung des Piezoaktors vorzunehmen. Vorzugsweise wird die Korrektur dabei durch eine Anpassung einer Ansteuerzeit des Piezoaktors vorgenommen. Die Korrektur kommt vorzugsweise im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zur Anwendung, wobei die aus dem Leerhub resultierende Zeitverzögerung kompensiert werden soll. Damit ist es möglich, einen Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzzeit, welche einer eingespritzten Kraftstoffmenge zumindest annähernd proportional ist, mit hoher Präzision zu kontrollieren. Diese Weiterbildung der Erfindung kann in vorteilhafter Weise mit allen zuvor und im Weiteren genannten Aus führungs formen kombiniert werden . A particularly advantageous further development of the invention provides that the control unit is set up by programming, based on the idle stroke or the time delay to make a correction of a targeting of the opening of the injection opening control of the piezoelectric actuator. Preferably, the correction is made by adjusting a drive time of the piezoelectric actuator. The correction is preferably used in normal operation of the internal combustion engine, wherein the time delay resulting from the idle stroke should be compensated. Thus, it is possible to control an injection timing and an injection time, which is at least approximately proportional to an injected fuel amount, with high precision. This development of the invention can be combined in an advantageous manner with all of the previously and subsequently mentioned embodiments.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Ermitteln des Leerhubs oder der Zeitverzögerung aus den Frequenzspektren ein Bestimmen einer Eigenfrequenz und/oder einer maximalen Amplitude in jedem der Frequenzspektren umfasst. Jedes der Frequenzspektren umfasst Amplitudenwerte, die jeweils eindeutig einem Frequenzwert zugeordnet sind. Die maximale Amplitude ist jeweils ein größter unter den Amplitudenwerten. Die Eigenfrequenz ist jeweils ein dem größten Amplitudenwert zugeordneter Fre¬ quenzwert. Die maximale Amplitude und die Eigenfrequenz sind jeweils charakteristisch für die von dem jeweiligen Puls mit der jeweiligen Pulsenergie verursachte Bewegung des Piezoaktors. It is furthermore particularly advantageous if determining the idle stroke or the time delay from the frequency spectra comprises determining a natural frequency and / or a maximum amplitude in each of the frequency spectra. Each of the frequency spectra includes amplitude values that are each uniquely associated with a frequency value. The maximum amplitude is always one of the largest among the amplitude values. The natural frequency is in each case an associated quenzwert the largest amplitude value Fri ¬. The maximum amplitude and the natural frequency are each characteristic of the movement of the piezoactuator caused by the respective pulse with the respective pulse energy.
Vorteilhaft ist es auch, wenn aus den Eigenfrequenzen der verschiedenen Frequenzspektren eine größte Eigenfrequenz bestimmt und der Leerhub oder die Zeitverzögerung aus einer Pulsenergie - oder Pulsdauer oder Stromintegral - des der größten Eigenfrequenz zugeordneten Pulses ermittelt wird und/oder wenn aus den maximalen Amplituden der Frequenzspektren eine kleinste maximale Amplitude bestimmt und der Leerhub oder die Zeit¬ verzögerung aus einer Pulsenergie - oder Pulsdauer oder Stromintegral - des der kleinsten maximalen Amplitude zu¬ geordneten Pulses ermittelt wird. It is also advantageous if from the natural frequencies of the various frequency spectra determines a largest natural frequency and the idle stroke or the time delay from a pulse energy - or pulse duration or current integral - of the largest natural frequency associated pulse is determined and / or if the maximum amplitudes of the frequency spectra smallest maximum amplitude is determined and the idle stroke, the time delay from a pulse energy ¬ - or pulse duration or Current integral - of the smallest maximum amplitude to ¬ ordered pulse is determined.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Piezoaktor mit den Pulsen in einer zeitlichen Reihenfolge zunehmender Pulsenergie beaufschlagt wird und das Beaufschlagen mit den Pulsen beendet wird, wenn eine Eigenfrequenzkurve, die die Eigenfrequenzen als Funktion der Pulsenergien oder der Ladezeiten oder Ladungsmengen der Pulse umfasst, ein lokales Maximum überschritten hat oder wenn eine Amplitudenkurve, die die maximalen Amplituden als Funktion der Pulsenergien oder der Ladezeiten der Pulse umfasst, ein lokales Minimum überschritten hat. Es zeigt sich nämlich, dass die Eigenfrequenzkurve das lokale Maximum typischerweise bei einer Pulsenergie oder bei einer Ladezeit aufweist, durch welche der entsprechende Puls gerade eine dem Leerhub ent- sprechende Längenänderung des Piezoaktors verursacht. Ent¬ sprechend wird die Amplitudenkurve das lokale Minimum erfah¬ rungsgemäß bei der Pulsenergie oder bei der Ladezeit aufweisen, durch welche der entsprechende Puls gerade eine dem Leerhub entsprechende Längenänderung des Piezoaktors verursacht. Durch das Beaufschlagen der Pulse in der zeitlichen Reihenfolge zunehmender Pulsenergie und das Beenden des Beaufschlagens nach dem Überschreiten des lokalen Maximums der Eigenfrequenzkurve oder nach dem Überschreiten des lokalen Minimums der Amplitudenkurve erfolgt das Ermitteln des Leerhubes in besonders zeit- und energiesparender Weise, ohne dass dabei unnötige Ein- spritzvorgänge ausgelöst werden. It is particularly advantageous if the piezoelectric actuator with the pulses in an order of increasing pulse energy is applied and the application of the pulses is terminated when a natural frequency curve, which includes the natural frequencies as a function of the pulse energies or the charging times or charge amounts of the pulses, a has exceeded a local maximum or if an amplitude curve comprising the maximum amplitudes as a function of the pulse energies or the charging times of the pulses has exceeded a local minimum. It turns out, in fact, that the natural frequency curve typically has the local maximum at a pulse energy or at a charging time, by which the corresponding pulse just causes a length change of the piezoactuator corresponding to the idle stroke. Ent ¬ speaking, the amplitude curve is the local minimum have experi ¬ approximately in accordance with the pulse energy or at the charging time, by which just caused the corresponding pulse corresponding to the idle stroke length change of the piezoelectric actuator. By applying the pulses in the time sequence of increasing pulse energy and stopping the application after exceeding the local maximum of the natural frequency curve or after exceeding the local minimum of the amplitude curve, the determination of the idle stroke takes place in a particularly time and energy-saving manner, without causing unnecessary Injections are triggered.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. la einen Schnitt durch eine Einspritzvorrichtung, 1a is a section through an injection device,
Fig. lb eine Detailansicht aus Fig. la, 1 b shows a detail view from FIG. 1 a,
Fig. 2a einen zeitlichen Verlauf einer an einem Fig. 2a shows a time course of a on a
Piezoaktor anliegenden Spannung, Fig. 2b einen elektrischen Puls, mit dem der Piezoelectric actuator applied voltage, Fig. 2b shows an electrical pulse, with which the
Piezoaktor beaufschlagt wird,  Piezo actuator is acted upon,
Fig. 2c einen zeitlichen Verlauf einer Längenänderung des Fig. 2c shows a time course of a change in length of
Piezoaktors , Fig. 2d eine Mehrzahl von elektrischen Pulsen zunehmender  Piezoaktors, Fig. 2d a plurality of electrical pulses increasing
Pulsenergie, mit denen der Piezoaktor beaufschlagt wird,  Pulse energy applied to the piezoactuator,
Fig. 3a-d in schematischer Darstellung den Piezoaktor und einen Fig. 3a-d in a schematic representation of the piezoelectric actuator and a
Ventilkolben bei verschiedenen Auslenkungen des Piezoaktors,  Valve piston at different deflections of the piezoelectric actuator,
Fig. 5 aus Bewegungen des Piezoaktors ermittelte Fre¬ quenzspektren, 5 Fre ¬ quenzspektren determined from movements of the piezoelectric actuator,
Fig. 6 eine Eigenfrequenzkurve und eine Amplitudenkurve, aus denen jeweils ein Leerhub zwischen dem Piezoaktor und dem Ventilkolben bestimmbar ist, 6 is a natural frequency curve and an amplitude curve, from each of which an idle stroke between the piezoelectric actuator and the valve piston can be determined,
Fig. 7 einen Verlauf eines hydrostatischen Druckes in 7 shows a course of a hydrostatic pressure in FIG
einem Hochdruckspeicher infolge einer Beaufschlagung des Piezoaktors mit den Pulsen aus  a high-pressure accumulator as a result of acting on the piezoelectric actuator with the pulses
Fig. 2d und Fig. 8 mathematisch ausgedrückt einen Algorithmus zur  Fig. 2d and Fig. 8 is a mathematically expressed algorithm for
Korrektur einer Ansteuerzeit des Piezoaktors.  Correction of a driving time of the piezo actuator.
Fig. la zeigt einen Schnitt durch eine Einspritzvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) . Die Einspritzvorrichtung 1 umfasst einen Injektor 2 mit einem Ventilkolben 3 zum Steuern eines Kraftstoffflusses in und aus einem Steuerraum 4 und mit einem Piezoaktor 5 zum Bewegen des Ventilkolbens 3. Der Ventilkolben 3 ist Teil eines druckausgeglichenen Servoventils 6, das einen Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 4 kontrolliert. Zudem umfasst die Einspritzvorrichtung 1 eine Steuereinheit 7 zum Ansteuern des Piezoaktors 5, die als programmierbarer Mikro- kontroller ausgebildet ist. Außerdem umfasst die Einspritz- Vorrichtung 1 einen Hochdruckspeicher 8, auch Rail genannt, zum Bereitstellen von Kraftstoff (nicht gezeigt) an den Injektor 2 über eine Kraftstoffleitung 9. In dem Hochdruckspeicher 8 ist ein Druckmesser 10 zum Erfassen eines hydrostatischen Drucks im Hochdruckspeicher 8 (Raildruck) angeordnet, wobei der Druckmesser 10 mit der Steuereinheit 7 verbunden ist durch eine elektrische Verbindung 11. Schließlich weist der Injektor 2 eine Düsennadel 12 zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung 13 des Injektors 2 auf. Die Düsennadel 12 ist in einem Düsenraum 16 beweglich. Bei geöffneter Einspritzöffnung 13 wird in einemFig. La shows a section through an injection device 1 for an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle (not shown). The injection device 1 comprises an injector 2 with a valve piston 3 for controlling a fuel flow into and out of a control chamber 4 and with a piezoactuator 5 for moving the valve piston 3. The valve piston 3 is part of a pressure-balanced servo valve 6, which discharges fuel from the control chamber 4 controlled. In addition, the injection device 1 comprises a control unit 7 for controlling the piezoelectric actuator 5, which is designed as a programmable microcontroller. In addition, the injection Device 1 a high-pressure accumulator 8, also called rail, for providing fuel (not shown) to the injector 2 via a fuel line 9. In the high-pressure accumulator 8, a pressure gauge 10 for detecting a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator 8 (rail pressure) is arranged, wherein the Pressure gauge 10 is connected to the control unit 7 by an electrical connection 11. Finally, the injector 2 has a nozzle needle 12 for opening and closing an injection port 13 of the injector 2. The nozzle needle 12 is movable in a nozzle chamber 16. When the injection opening 13 is open in a
Einspritzvorgang Kraftstoff aus dem Injektor 2 in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Bei dem nicht gezeigten Kraftstoff handelt es sich z.B. um Benzin. Der Raildruck beträgt während eines Betriebes der Einspritzvorrichtung 1 typi- scherweise zwischen 200 und 2000 bar. Injection process fuel injected from the injector 2 in a combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel not shown is e.g. for gas. The rail pressure during operation of the injector 1 is typically between 200 and 2000 bar.
Fig. lb zeigt eine Detailansicht des Steuerraumes 4 aus Fig. la. Hier und im Folgenden werden wiederkehrende Merkmale jeweils mit identischen Bezugszeichen versehen. Zu sehen sind der Ventilkolben 3 des druckausgeglichenen Servoventils 6, das neben dem Ventilkolben 3 eine Ventilfeder umfasst, die das Servoventil 6 schließt, wenn der Piezoaktor 5 keine Kraft auf den Ventilkolben ausübt. Ist das Servoventil 6 geschlossen, so wird ein Abfließen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 4 unterbunden. Aufgrund der Kraftstoffleitung 9 sind hydrostatische Drücke im Steuerraum 4 und im Düsenraum 16 an den Raildruck gekoppelt. Der Druck im Steuerraum 4 und eine Düsenfeder 15 sorgen dafür, dass eine auf die Düsennadel 12 wirkende Kraft die Düsennadel 12 bei ge¬ schlossenem Servoventil 6 gegen einen Druck im Düsenraum 16 geschlossen hält und die Einspritzöffnung 13 verschließt (Fig. la) . Wird der Ventilkolben 3 des Servoventils 6 mittels des Piezoaktors 5 in eine erste Richtung bewegt und gegen eine Gegenkraft der Ventilfeder 14 geöffnet, so fließt Kraftstoff über das Servoventil 6 aus dem Steuerraum 4 ab. Dadurch nehmen der Druck im Steuerraum 4 und der Druck im Hochdruckspeicher 8 ab. Die über die Kraftstoffleitung 9 vermittelte hydrostatische Kopplung zwischen Hochdruckspeicher 8, Steuerraum 4 und Düsenraum 16 bewirkt, dass eine auf die Düsennadel 12 resultierende Kraft die Düsennadel 12 gegen eine Gegenkraft der Düsenfeder 15 in Richtung auf den Steuerraum 4 bewegt, so dass die Düsennadel 12 die Einspritzöffnung 13 freigibt und eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgt. Ein erneutes Verschließen des Servoventils 6, das durch eine Bewegung des Piezoaktors 5 in der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewirkt wird, führt zu einem Verschließen der Einspritzöffnung 13 durch die Düsennadel 12, wodurch der Einspritzvorgang beendet wird. Der Ventilkolben 3 ist demnach eingerichtet, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung 13 durch die Düsennadel 12 zu bewirken. Fig. Lb shows a detailed view of the control chamber 4 of Fig. La. Here and below recurring features are each provided with identical reference numerals. On display are the valve piston 3 of the pressure-balanced servo valve 6, which comprises, in addition to the valve piston 3, a valve spring which closes the servo valve 6 when the piezoactuator 5 exerts no force on the valve piston. If the servo valve 6 is closed, then a flow of fuel out of the control chamber 4 is prevented. Due to the fuel line 9 hydrostatic pressures in the control chamber 4 and in the nozzle chamber 16 are coupled to the rail pressure. The pressure in the control chamber 4 and a nozzle spring 15 ensure that a force acting on the nozzle needle 12, the nozzle needle 12 is closed at ge ¬ closed servo valve 6 against a pressure in the nozzle chamber 16 and the injection port 13 closes (Fig. La). If the valve piston 3 of the servo valve 6 is moved by means of the piezoelectric actuator 5 in a first direction and opened against a counterforce of the valve spring 14, then fuel flows from the control chamber 4 via the servo valve 6. As a result, the pressure in the control chamber 4 and the pressure in the high-pressure accumulator 8 decrease. The mediated via the fuel line 9 hydrostatic coupling between the high pressure accumulator 8, control chamber 4 and nozzle chamber 16 causes a resulting on the nozzle needle 12 Force the nozzle needle 12 moves against a counter force of the nozzle spring 15 in the direction of the control chamber 4, so that the nozzle needle 12, the injection port 13 releases and an injection of fuel into the combustion chamber. Re-closing the servo valve 6, which is caused by a movement of the piezoelectric actuator 5 in the opposite direction, leads to closing of the injection port 13 by the nozzle needle 12, whereby the injection process is terminated. The valve piston 3 is thus adapted to cause the opening and closing of the injection port 13 through the nozzle needle 12.
Zum Ermitteln eines Leerhubes 27 (Fig. 3) zwischen dem Piezoaktor 5 und dem Ventilkolben 3 ist die Steuereinheit 7 der in Fig. la gezeigten Einspritzvorrichtung 1 eingerichtet, den Piezoaktor 5 mit einer Mehrzahl elektrischer Pulse 17', 17'', etc. (siehe Fig. 2d) unterschiedlicher Pulsenergie zu beaufschlagen. Fig. 2b zeigt exemplarisch einen Puls 17 dieser Pulse 17', 17'', etc. im Detail. Dabei ist der Puls 17 in Fig. 2b durch einen während einer Ladezeit 18 auf den Piezoaktor 6 fließenden Ladestrom gegeben, der infolge einer von der Steuereinheit 7 an dem Piezoaktor 5 angelegten Spannung 19 auf den Piezoaktor 5 fließt, wobei ein zeitlicher Verlauf der Spannung 19 in Fig. 2a dargestellt ist. Die Ladezeit beträgt ca. 120 Mikrosekunden . Während der Ladezeit 18 erfährt der Piezoaktor 5 eine zur Spannung 19 proportionale Längenänderung 20, die in Fig. 2c gezeigt ist. An die Ladezeit 18 schließt sich ein Auslenkungszeitintervall 21 an, das sich von einem Ende der Ladezeit 18 bis zu einem Beginn einer Entladezeit 24 erstreckt. Der maximale Wert der Spannung 19 beträgt in Fig. 2a etwa 60 Volt, der maximale Wert der Längenänderung 20 in Fig. 2c etwa 6 Mikrometer. For determining an idle stroke 27 (FIG. 3) between the piezoactuator 5 and the valve piston 3, the control unit 7 of the injection device 1 shown in FIG. 1a is set up, the piezoactuator 5 having a plurality of electrical pulses 17 ', 17' ', etc. see Fig. 2d) to apply different pulse energy. FIG. 2b shows by way of example a pulse 17 of these pulses 17 ', 17 ", etc. in detail. In this case, the pulse 17 is given in Fig. 2b by a charging current during a charging time 18 to the piezoelectric actuator 6 charging current flowing due to a voltage applied from the control unit 7 to the piezoelectric actuator 5 voltage 19 to the piezoelectric actuator 5, wherein a time course of the voltage 19th is shown in Fig. 2a. The charging time is about 120 microseconds. During the charging time 18, the piezoelectric actuator 5 undergoes a change in length 20 proportional to the voltage 19, which is shown in FIG. 2c. The charge time 18 is followed by a deflection time interval 21 extending from one end of the charge time 18 to a start of a discharge time 24. The maximum value of the voltage 19 in FIG. 2a is about 60 volts, the maximum value of the change in length 20 in FIG. 2c is about 6 microns.
Ebenfalls ist in der Fig. 2a zu sehen, dass sich der Spannung 19 während des Auslenkungszeitintervalls 21 ein an dem Piezoaktor 5 anliegendes oszillierendes Spannungssignal 22 überlagert. Dieses geht auf mechanische Schwingungen 23 des Piezoaktors 5 zurück, die bei Erreichen der maximalen Längenänderung 20 des Piezoaktors 5 durch eine Trägheit und eine Steifigkeit des Piezoaktors 5 ausgelöst werden. Ist der Piezoaktor 5 infolge der Längenänderung 20 derart ausgelenkt, dass er mit einem Widerlager des Ventilkolbens 3 in Kontakt kommt (siehe Fign. 3c und 3d) , so werden die mechanischen Schwingungen 23 wenigstens teilweise auch von einer Trägheit und einer Steifigkeit des Ventilkolbens 3 beeinflusst. In Fig. 2c ist eine Uberlagerung der Schwingungen 23 mit der durch die von der Steuereinheit 7 an dem Piezoaktor 5 angelegten Spannung 19 hervorgerufenen Längenänderung 20 des Piezoaktors 5 gezeigt. Das Spannungssignal 22 ist über den piezoelektrischen Effekt mit den mechanischen Schwingungen 23 des Piezoaktors korrelliert. An das Auslenkungszeitintervall 21 schließt sich die Entladezeit 24 an, während derer die von der Steuereinheit 7 an dem Piezoaktor 5 angelegte Spannung 19 und die Längenänderung 20 jeweils wieder auf Null zurückgehen. Die Entladezeit beträgt ebenfalls ca. 120 Mikrosekunden . Ein Rückgang der Spannung 19 während der Entladezeit 24 verursacht einen Entladepuls 25. Als elektrischer Puls im Sinne der Erfindung soll edoch jeweils nur der durch den während der Ladezeit 18 auf den Piezoaktor 6 fließenden Ladestrom gegebene Puls 17 verstanden werden. Die Steuereinheit 7 ist eingerichtet, den Ladestrom des Pulses 17 während der Ladezeit 18 jeweils in etwa konstant zu halten, so dass der Ladestrom für jeden Puls der Mehrzahl von Pulsen 17' , 17'', etc. (Fig. 2d) gleich groß ist. Damit ist eine Pulsenergie der Pulse proportional zur Ladezeit 18. Diese ist damit ein Maß für die Pulsenergie. Ein durch die Ladezeit 18, das Auslen¬ kungszeitintervall 21 und die Entladezeit 24 gegebener Zeitraum ist eine Ansteuerzeit 26 des Piezoaktors 5, der in Fig. 2a etwa 300 Mikrosekunden beträgt (Zeitskala in Fig. 2a in diesem Bereich nicht linear) . Während der Ansteuerzeit 26 ist die von der Steuereinheit 7 an dem Piezoaktor 5 angelegte Spannung 19 von Null verschieden und der Piezoaktor 5 ausgelenkt. Während der Ansteuerzeit 26 vollführt der Piezoaktor 5 also eine durch den elektrischen Puls 17 verursachte Bewegung. Aus der Längenänderung 20 und den mit dieser überlagerten mechanischen It can also be seen in FIG. 2 a that the voltage 19 is superimposed on an oscillating voltage signal 22 applied to the piezoactuator 5 during the deflection time interval 21. This is due to mechanical vibrations 23 of the piezoelectric actuator 5, which are triggered upon reaching the maximum change in length 20 of the piezoelectric actuator 5 by an inertia and rigidity of the piezoelectric actuator 5. Is the piezoelectric actuator 5 due to Length change 20 is deflected in such a way that it comes into contact with an abutment of the valve piston 3 (see FIGS. 3 c and 3d), so that the mechanical vibrations 23 are also at least partially influenced by an inertia and a rigidity of the valve piston 3. FIG. 2c shows a superimposition of the oscillations 23 with the change in length 20 of the piezoelectric actuator 5 caused by the voltage 19 applied to the piezoactuator 5 by the control unit 7. The voltage signal 22 is correlated via the piezoelectric effect with the mechanical vibrations 23 of the piezoelectric actuator. The discharge time interval 24 is followed by the discharge time 24, during which the voltage 19 applied by the control unit 7 to the piezoactuator 5 and the change in length 20 are each returned to zero. The discharge time is also about 120 microseconds. A decrease in the voltage 19 during the discharge time 24 causes a discharge pulse 25. As electric pulse in the context of the invention, however, only the pulse 17 given by the charging current flowing to the piezoelectric actuator 6 during the charging time 18 should be understood. The control unit 7 is set up to keep the charging current of the pulse 17 approximately constant during the charging time 18, so that the charging current is the same for each pulse of the plurality of pulses 17 ', 17 ", etc. (FIG. 2d) , Thus, a pulse energy of the pulses is proportional to the charging time 18. This is thus a measure of the pulse energy. A given by the charging time 18, the Auslen ¬ kungszeitintervall 21 and the discharge time 24 period is a drive time 26 of the piezoelectric actuator 5, which is about 300 microseconds in Fig. 2a (time scale in Fig. 2a in this area non-linear). During the activation time 26, the voltage 19 applied by the control unit 7 to the piezoactuator 5 is different from zero and the piezoactuator 5 is deflected. During the activation time 26, the piezoactuator 5 thus performs a movement caused by the electrical pulse 17. From the change in length 20 and the superimposed with this mechanical
Schwingungen 23 resultiert eine Auslenkung der Bewegung des Piezoaktors 5. Einige der Pulse 17', 17'', etc., sind in Fig. 2d gezeigt. Die Steuereinheit 7 ist eingerichtet, den Piezoaktor 5 mit den Pulsen 17', 17'', etc. zu beaufschlagen. Der Ladestrom ist für die verschiedenen Pulse 17', 17'', etc. dabei jeweils gleich und beträgt 3 A. Die Pulse 17', 17'', etc. unterscheiden sich jeweils nur durch unterschiedliche Ladezeiten 18', 18'', etc., die in einer zeitlichen Reihenfolge zunehmen. Der Piezoaktor 5 wird von der Steuereinheit 7 also durch die Pulse 17', 17'', etc. mit zunehmender Pulsenergie beaufschlagt, wobei die Pulsenergien hier linear zunehmen. Eine Zeitskala ist in Fig. 2d nicht linear dargestellt. Dies soll der Tatsache Rechnung tragen, dass Zeitintervalle 31' , 31' ' , etc. zwischen je zweien der Pulse 17' , 17'', etc. in der Regel bedeutend länger sind als die Ladezeiten 18', 18'', etc. Die Zeitintervalle 31', 31'', etc. können einige Millisekunden lang sein. Vibrations 23 results in a deflection of the movement of the piezoelectric actuator. 5 Some of the pulses 17 ', 17 ", etc. are shown in Fig. 2d. The control unit 7 is set up to act on the piezoactuator 5 with the pulses 17 ', 17 ", etc. The charging current is in each case the same for the different pulses 17 ', 17 ", etc. and amounts to 3 A. The pulses 17', 17", etc. differ in each case only by different charging times 18 ', 18 ", etc ., which increase in a chronological order. The piezoelectric actuator 5 is thus acted upon by the control unit 7 by the pulses 17 ', 17 ", etc. with increasing pulse energy, the pulse energies increasing linearly here. A time scale is not shown linearly in FIG. 2d. This is to take into account the fact that time intervals 31 ', 31'', etc. between each two of the pulses 17', 17 '', etc. are usually significantly longer than the loading times 18 ', 18'', etc. The time intervals 31 ', 31 ", etc. may be a few milliseconds.
Fig. 3 zeigt schematisch den Piezoaktor 5 und den Ventilkolben 3, die jeweils zylindrische Form haben und entlang einer ge¬ meinsamen Zylinderachse angeordnet sind. Fig. 3a zeigt den Piezoaktor 5 in einer nicht ausgelenkten Position. In den Fign. 3b bis 3d wird der Piezoaktor 5 mittels der Steuereinheit 7 jeweils mit den elektrischen Pulsen 17', 17'' und 17''' aus Fig. 2d beaufschlagt. Die entsprechenden Pulsenergien nehmen von Fig. 3b zu Fig. 3d also jeweils linear zu. Dabei ist der Piezoaktor 5 jeweils während Auslenkungszeitintervallen 21', 21'' und 21''' gezeigt (siehe Fig. 4) . Der Piezoaktor befindet sich also jeweils in einer vollständig ausgelenkten Position, um welche er mechanische Schwingungen 23', 23'' und 23''' ausführt. Fig. 3 shows schematically the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3, each having a cylindrical shape and are arranged along a ge ¬ common cylinder axis. Fig. 3a shows the piezoelectric actuator 5 in a non-deflected position. In the Fign. 3b to 3d, the piezoelectric actuator 5 is acted upon by the control unit 7 in each case with the electrical pulses 17 ', 17''and17''' from FIG. 2d. The corresponding pulse energies thus increase linearly from FIG. 3b to FIG. 3d. In this case, the piezoactuator 5 is shown in each case during deflection time intervals 21 ', 21''and21''' (see FIG. 4). The piezoelectric actuator is thus in each case in a fully deflected position, around which it executes mechanical vibrations 23 ', 23 "and 23"'.
Ein Abstand (Fig. 3) zwischen dem nicht ausgelenkten Piezoaktor 5 und dem Ventilkolben 3 in Fig. 3a ist ein Leerhub 27, der hier etwa 4 Mikrometer betragen soll. Der Leerhub 27 verursacht eine Zeitverzögerung zwischen der Ansteuerung des Piezoaktors 5 durch die Steuereinheit 7 und einer von dem Piezoaktor verursachten und im Normalbetrieb bezweckten Bewegung des Ventilkolbens 3. A distance (FIG. 3) between the undeflected piezoactuator 5 and the valve piston 3 in FIG. 3 a is an idle stroke 27, which should be about 4 micrometers here. The idle stroke 27 causes a time delay between the activation of the piezoelectric actuator 5 by the control unit 7 and a movement of the valve piston 3 caused by the piezoelectric actuator and intended in normal operation.
Mithilfe der Einspritzvorrichtung 1 und des beschriebenen Verfahrens soll der Leerhub 27 oder ein Maß für diesen Leerhub bestimmt werden. Damit der Piezoaktor 5 mit dem Ventilkolben 3 in Kontakt kommen und ihn bewegen kann, muss die Längenänderung 20 größer oder gleich dem Leerhub 27 sein. By means of the injection device 1 and the method described, the idle stroke 27 or a measure of this idle stroke should be determined. So that the piezoelectric actuator 5 with the valve piston. 3 can come into contact and move it, the change in length 20 must be greater than or equal to the idle stroke 27.
In Fig. 3b ist eine von dem Puls 17' (siehe Fig. 2a) verursachte Auslenkung 20' kleiner als der Leerhub 27, so dass der Piezoaktor 5 und der Ventilkolben 3 nicht in Kontakt kommen. Die von dem Piezoaktor 5 bei dieser Auslenkung 20' ausgeführten mechanischen Schwingungen 23' (siehe Doppelpfeil) werden daher nur von einer Trägheit und einer Steifigkeit des Piezoaktors 5 beeinflusst. In FIG. 3 b, a deflection 20 'caused by the pulse 17' (see FIG. 2 a) is smaller than the idle stroke 27, so that the piezoactuator 5 and the valve piston 3 do not come into contact. The mechanical vibrations 23 '(see double arrow) performed by the piezoelectric actuator 5 in this deflection 20' are therefore influenced only by an inertia and a rigidity of the piezoactuator 5.
In Fig. 3c ist eine Situation gezeigt, bei der eine Pulsenergie des Pulses 17'' (siehe Fig. 2d) geringfügig größer als eineIn Fig. 3c, a situation is shown in which a pulse energy of the pulse 17 '' (see Fig. 2d) is slightly larger than a
Pulsenergie des Pulses 17'. Die durch den Puls 17'' verursachte Auslenkung 20' ' des Piezoaktors 5 ist um weniges größer als der Leerhub 27. Die von dem Piezoaktor 5 bei dieser Auslenkung 20'' ausgeführten mechanischen Schwingungen 23'' (siehe Doppelpfeil) werden daher nicht nur von der Trägheit und der Steifigkeit des Piezoaktors 5 beeinflusst, sondern wenigstens teilweise auch von der Trägheit und der Steifigkeit des Ventilkolbens 3, da infolge des Kontaktes zwischen Piezoaktor 5 und Ventilkolben 3 wenigstens ein Teil einer Schwingungsenergie von dem Piezoaktor 5 auf den Ventilkolben 3 übertragen wird. Pulse energy of the pulse 17 '. The caused by the pulse 17 '' deflection 20 '' of the piezoelectric actuator 5 is a little larger than the idle stroke 27. The mechanical vibrations of the piezoelectric actuator 5 at this deflection 20 '' 23 (see double arrow) are therefore not only of The inertia and the rigidity of the piezoelectric actuator 5 is influenced, but at least partially by the inertia and the rigidity of the valve piston 3, as a result of the contact between the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3 at least a portion of a vibration energy is transmitted from the piezoelectric actuator 5 to the valve piston 3.
Auch Fig. 3d zeigt eine Situation, in der eine Pulsenergie des Pulses 17''' (siehe Fig. 2d) größer als die Pulsenergien der Pulse 17' und 17''. Die durch den Puls 17''' verursachte Auslenkung 20' ' ' des Piezoaktors 5 ist größer als der Leerhub 27, so dass der Ventilkolben 3 von dem Piezoaktor 5 bewegt wird. Die von dem Piezoaktor 5 bei dieser Auslenkung 20' ' ' ausgeführten mechanischen Schwingungen 23''' ( siehe Doppelpfeil ) werden maßgeblich von der Trägheit und der Steifigkeit des Ventilkolbens 3 be¬ einflusst. Dies ist besonders dann der Fall, wenn eine Also, Fig. 3d shows a situation in which a pulse energy of the pulse 17 '''(see Fig. 2d) is greater than the pulse energies of the pulses 17' and 17 ''. The deflection 20 '''of the piezoactuator 5 caused by the pulse 17''' is greater than the idle stroke 27, so that the valve piston 3 is moved by the piezoactuator 5. Of the piezoelectric actuator 5, in this deflection 20 '''running mechanical vibrations 23''' (see double arrow) will be influenced ¬ extent on the inertia and the stiffness of the valve piston. 3 This is especially the case when one
Schwingungsamplitude 28 der Schwingungen 23' ' ' infolge derVibration amplitude 28 of the vibrations 23 '' 'due to the
Auslenkung 20' ' ' des Piezoaktors 5 klein ist im Vergleich zu einer Auslenkung 29 des Ventilkolbens 3. In diesem Fall sind der Piezoaktor 5 und der Ventilkolben 3 während der Schwingungen 23''' in ständigem Kontakt. Von den Pulsen 17', 17'' und 17''' (Fig. 2d) verursachte Bewegungen des Piezoaktors 5, die insbesondere die Schwingungen 23', 23'' und 23''' umfassen (Fig. 3b bis 3d) , sind mit am Piezoaktor 5 anliegenden Spannungssignalen 22', 22'' und 22''' (Fig. 4) über den piezoelektrischen Effekt korrelliert. Die Bezeichnungen in Fig. 4 sind analog denen in Fig. 2a. Die Pulsenergien der Pulse 17', 17'' und 17''' (Fig. 2d) spiegeln sich in Fig. 4 in Gestalt von Ladezeiten 18', 18'' und 18''' wieder, d.h. die Pulsenergien sind den jeweiligen Ladezeiten 18', 18'' und 18''' proportional. Deflection 20 '''of the piezoelectric actuator 5 is small compared to a deflection 29 of the valve piston 3. In this case, the piezoelectric actuator 5 and the valve piston 3 during the oscillations 23''' in constant contact. Movements of the piezoactuator 5 caused by the pulses 17 ', 17''and17''' (FIG. 2d), in particular comprising the oscillations 23 ', 23''and23''' (FIGS. 3b to 3d), are with voltage signals 22 ', 22''and22''' (FIG. 4) applied to the piezoactuator 5 are correlated via the piezoelectric effect. The designations in FIG. 4 are analogous to those in FIG. 2a. The pulse energies of the pulses 17 ', 17''and17''' (FIG. 2d) are reflected in FIG. 4 in the form of charging times 18 ', 18''and18''', ie the pulse energies are the respective charging times 18 ', 18''and18''' proportional.
Zur erfindungsgemäßen Ermittlung des Leerhubes 27 (Fig. 3) ist die Steuereinheit 7 nun eingerichtet, nach den entsprechenden Pulsen 17', 17'' und 17''', in Fig. 4 also jeweils nach Ende der Ladezeiten 18', 18'' und 18''', Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' (Fig. 5) der entsprechenden Spannungssignale 22', 22'' und 22''' (Fig. 4) zu erfassen. Dies geschieht dadurch, dass die Spannungssignale 22', 22'', und 22''' jeweils in den Aus¬ lenkzeiträumen 21', 21'' und 21''' gesampelt und z.B. einem FFT-Algorithmus zugeführt werden. Das Sampling erfolgt jeweils in Zeitschritten von 5 με . Die Ansteuerzeit 26 in Fig. 4 beträgt dabei 500 με . For determining the idle stroke 27 according to the invention (FIG. 3), the control unit 7 is now set up, after the corresponding pulses 17 ', 17 "and 17"', in FIG. 4 in each case after the end of the charging times 18 ', 18 ". and 18 ''', frequency spectrums 32', 32 '' and 32 '''(Figure 5) of the respective voltage signals 22', 22 '' and 22 '''(Figure 4). This happens because the voltage signals 22 ', 22'', and 22''' each in the Aus ¬ steering periods 21 ', 21''and21''' sampled and supplied to an FFT algorithm, for example. The sampling takes place in each case in time steps of 5 με. The drive time 26 in FIG. 4 is 500 με.
Die aus den Signalen 22', 22'' und 22''' erzeugten Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' sind in Fig. 5 dargestellt. Sie umfassen auf der Abszisse 33 jeweils Frequenzwerte, denen auf der Ordinate 34 jeweils genau ein Amplitudenwert zugeordnet ist. Die den Pulsen 17', 17'' und 17''' (Fign. 2d und 3) zugeordneten Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' (Fig. 5) sind jeweils unterschiedlich . The frequency spectra 32 ', 32' 'and 32' '' generated from the signals 22 ', 22' 'and 22' '' are shown in FIG. They each comprise frequency values on the abscissa 33, to which exactly one amplitude value is assigned on the ordinate 34 in each case. The frequency spectrums 32 ', 32' 'and 32' '' associated with the pulses 17 ', 17' 'and 17' '' (FIGS. 2d and 3) (FIG. 5) are each different.
Die Steuereinheit 7 ist eingerichtet, Unterschiede zwischen den Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' festzustellen, indem sie für die Spektren 32', 32'' und 32''' jeweils maximale Amplituden 35', 35'' und 35''' bestimmt, denen jeweils Eigenfrequenzen 36', 36'' und 36''' zugeordnet sind. In Fig. 5 ist deutlich zu erkennen, dass das Spektrum 32'', das dem Puls 17'' zugeordnet ist, für den die Auslenkung 20' ' des Piezoaktors 5 in etwa gleich dem Leerhub 27 ist (Fig. 3) unter den drei dargestellten Spektren 32', 32'' und 32''' die größte Eigenfrequenz 36'' und die kleinste maximale Amplitude 35'' besitzt. Die Eigenfrequenzen 36', 36'' und 36' ' ' sowie die maximalen Amplituden 35' , 35' ' und 35' ' ' sind charakteristisch für jedes Spektrum. Die Steuereinheit 7 ist eingerichtet, die Spektren 32', 32'' und 32''' anhand derThe control unit 7 is set up to detect differences between the frequency spectra 32 ', 32''and32''' by providing maximum amplitudes 35 ', 35''and35' for the spectra 32 ', 32''and32''', respectively '''determined, which each natural frequencies 36', 36 '' and 36 '''are assigned. It can clearly be seen in FIG. 5 that the spectrum 32 '' associated with the pulse 17 '' for which the deflection 20 '' of the piezoactuator 5 is approximately equal to the idle stroke 27 (FIG. 3) among the three represented spectra 32 ', 32''and32''' has the largest natural frequency 36 '' and the smallest maximum amplitude 35 ''. The natural frequencies 36 ', 36''and36''' and the maximum amplitudes 35 ', 35''and35''' are characteristic of each spectrum. The control unit 7 is set up, the spectra 32 ', 32''and32''' on the basis of
Eigenfrequenzen 36' , 36' ' und 36' ' ' und/oder anhand der maximalen Amplituden 35', 35'' und 35''' zu unterscheiden. Natural frequencies 36 ', 36' 'and 36' '' and / or on the basis of the maximum amplitudes 35 ', 35' 'and 35' '' to distinguish.
Die in Fig. 5 gezeigten Spektren 32', 32'' und 32''' stehen lediglich exemplarisch für eine Mehrzahl von Frequenzspektren, die die Steuereinheit 7 nach jedem der Mehrzahl von Pulsen 17', 17'', etc. (Fig. 2d) zu erfassen eingerichtet ist. Fig. 6 zeigt eine Eigenfrequenzkurve 37, welche die mittels der Steuereinheit 7 aus den Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' bestimmten Eigenfrequenzen 36' , 36' ' und 36' ' ' als Funktion der ent- sprechenden Ladezeiten 18', 18'' und 18''' darstellt. Fig. 6 zeigt auch eine Amplitudenkurve 38, welche die mittels der Steuereinheit 7 aus den Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' bestimmten maximalen Amplituden 35' , 35' ' und 35' ' ' als Funktion der entsprechenden Ladezeiten 18', 18'' und 18''' darstellt. Die Steuereinheit 7 ist eingerichtet, die zur Überwindung des Leerhubes notwendige Ladezeit 18 ' ' (diese bewirkt nämlich die dem Leerhub 27 gleiche Auslenkung 20' ' des Piezoaktors 5 in Fig. 2c) aus der Eigenfrequenzkurve 37 zu ermitteln, indem sie diejenige Ladezeit 18'' bestimmt, die dem maximalen Eigenfrequenzwert 36'' der Eigenfrequenzkurve 37 zugeordnet ist. Alternativ ist die Steuereinheit 7 eingerichtet, die zur Überwindung des Leerhubes notwendige Ladezeit 18'' aus der Amplitudenkurve zu ermitteln, indem sie diejenige Ladezeit 18'' bestimmt, die dem minimalen Amplitudenwert 35'' der Amplitudenkurve 38 zugeordnet ist. Nach dem eingangs Gesagten steht die Ermittlung der zum Überwinden des Leerhubes 27 nötigen Ladezeit 18'' der Ermittlung des Leerhubes 27 selbst gleich, da es sich um zueinander proportionale Größen handelt, sofern der Ladestrom 17', 17'', etc. jeweils gleich ist (siehe Fig. 2d) . Es ist denkbar, dass beide Verfahren leicht abweichende Ergebnisse liefern. In diesem Fall kann die Er¬ mittlung des Leerhubs 27 durch Bestimmung des Maximums oder des lokalen Maximums 36' ' der Eigenfrequenzkurve 37 mit der Er¬ mittlung des Leerhubs 27 durch Bestimmung des Minimums oder des lokalen Minimums 35' ' der Amplitudenkurve 38 kombiniert werden, indem z.B. ein Mittelwert der beiden Ergebnisse gebildet wird. The spectra 32 ', 32''and32''' shown in FIG. 5 represent only a plurality of frequency spectra which the control unit 7 receives after each of the plurality of pulses 17 ', 17 ", etc. (FIG. 2d ) is set up to capture. 6 shows a natural frequency curve 37 which shows the natural frequencies 36 ', 36''and36''' determined by means of the control unit 7 from the frequency spectra 32 ', 32 "and 32''' as a function of the corresponding charging times 18 '. , 18 '' and 18 '''represents. FIG. 6 also shows an amplitude curve 38 which shows the maximum amplitudes 35 ', 35 "and 35'" determined by means of the control unit 7 from the frequency spectra 32 ', 32 "and 32'" as a function of the corresponding charging times 18 '. , 18 '' and 18 '''represents. The control unit 7 is set up, the time required to overcome the idle stroke loading time 18 '' (namely, this causes the idle stroke 27 same deflection 20 '' of the piezoelectric actuator 5 in Fig. 2c) from the natural frequency curve 37 by determining the loading time 18 ''which is associated with the maximum natural frequency value 36''of the natural frequency curve 37. Alternatively, the control unit 7 is set up to determine the charging time 18 '' necessary for overcoming the idle stroke from the amplitude curve by determining the charging time 18 '' associated with the minimum amplitude value 35 '' of the amplitude curve 38. According to the above, the determination of the time required to overcome the idle stroke 27 loading time 18 '' of the determination of the idle stroke 27 itself is equal, since it is proportional to each other sizes, provided that the charging current 17 ', 17'', etc. is the same (see Fig. 2d). It is conceivable that both methods give slightly different results. In this case, the ¬ He mediation of the idle stroke 27 by determining the maximum or local maximum 36 '' of the resonant frequency curve 37 with the He ¬ averaging the idle stroke 27 by determination of the minimum or the local minimum 35 'combined' of the amplitude curve 38, for example by forming a mean value of the two results.
Im Fall der vorstehend gezeigten Ermittlung der Ladezeit 18'' werden die Pulse 17', 17'' und 17''' mit zunehmender Pulsenergie auf den Piezoaktor 5 beaufschlagt, und die Beaufschlagung mit den Pulsen wird beendet, wenn das lokale Maximum 36' ' der Eigen- frequenzkurve 37 überschritten wird. Zu diesem Zweck werden die Eigenfrequenzen 36', 36'', etc. jeweils unmittelbar nach dem Erfassen der Spektren 32', 32'', etc. bestimmt. Entsprechend ist es denkbar, die Beaufschlagung mit den Pulsen 17', 17'', etc. zu beenden, wenn das lokale Minimum 35' ' der Amplitudenkurve 38 überschritten wird. In the case of the determination of the charging time 18 '' shown above, the pulses 17 ', 17' 'and 17' '' are applied to the piezoelectric actuator 5 with increasing pulse energy, and the application of the pulses is ended when the local maximum 36 ''. the eigenfrequency curve 37 is exceeded. For this purpose, the natural frequencies 36 ', 36' ', etc. are each determined immediately after the acquisition of the spectra 32', 32 '', etc. Accordingly, it is conceivable to end the application of the pulses 17 ', 17 ", etc., when the local minimum 35" of the amplitude curve 38 is exceeded.
Bei der vorstehend beschriebene Ermittlung der zum Uberwinden des Leerhubes 27 nötigen Ladezeit 18'' ist es zweckmäßig, die Pulsenergien bzw. die den Pulsenergien jeweils proportionalen Ladezeiten 18', 18'', etc. so zu wählen, dass die Einspritz- Öffnung 13 des Injektors 2 jeweils verschlossen bleibt und keine Einspritzung erfolgt. Dies geschieht am besten dadurch, dass die maximale Ladezeit 18''' so gewählt wird, dass der Ventilkolben 3 durch den Piezoaktor 5 nicht nennenswert bewegt wird. In the above-described determination of the time required to overcome the idle stroke 27 loading time 18 '', it is expedient, the pulse energies or the pulse energies each proportional charging times 18 ', 18' ', etc. to be selected so that the injection port 13 of the Injector 2 each remains closed and no injection takes place. This is best done by choosing the maximum charging time 18 '' 'so that the valve piston 3 is not moved appreciably by the piezoactuator 5.
Zudem erfolgt die vorstehend beschriebenen Ermittlung der zum Überwinden des Leerhubes 27 nötigen Ladezeit 18'' im Normal¬ betrieb der Einspritzvorrichtung 1 und der Brennkraftmaschine, wobei der Piezoaktor 5 mit den Pulsen 17', 17'', etc. (Fig. 2d) etc. zwischen zwei Einspritzvorgängen beaufschlagt wird. Das bedeutet, dass der Piezoaktor 5 vor einem ersten der Pulse 17', 17'', etc. und dann erst wieder nach einem letzten der Pulse 17', 17'', etc. jeweils mit einem Einspritzpuls (nicht gezeigt) beaufschlagt wird, der das Öffnen der Einspritzöffnung 13 durch die Düsennadel 12 bewirkt. In addition, the above-described determination of the necessary for overcoming the idle stroke 27 loading time 18 'is carried out' in normal ¬ operation of the injection device 1, and the internal combustion engine, wherein the piezoelectric actuator 5 with the pulses 17 ', 17'', etc. (Fig. 2d) etc is applied between two injections. This means that the piezoactuator 5 is in each case subjected to an injection pulse (not shown) before a first one of the pulses 17 ', 17 ", etc., and then only after a last one of the pulses 17', 17", etc. which causes the opening of the injection port 13 through the nozzle needle 12.
Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit, die zum Überwinden des Leerhubes 27 nötige Ladezeit 18'' des Piezoaktors 5 zu ermitteln. Dazu wird nach j edem der Pulse 17 ' , 17'', etc. mit dem Druckmesser 10 (Fig. 1) ein hydrostatischer Druck im Hochdruckspeicher 8 erfasst, und die Ladezeit 18'' von der Steuereinheit 7 aus einem Druckabfall im Hochdruckspeicher 8 bestimmt. Die gesuchte Ladezeit 18'' ist dabei diejenige Ladezeit, bei der der FIG. 7 shows a further possibility of determining the charging time 18 "of the piezoactuator 5 necessary for overcoming the idle stroke 27. For this purpose, after each of the pulses 17 ', 17'', etc. with the pressure gauge 10 (FIG. 1), a hydrostatic pressure in the high-pressure accumulator 8 is detected, and the charging time 18 "is determined by the control unit 7 from a pressure drop in the high-pressure accumulator 8. The sought loading time 18 '' is the time loading, in which the
Druckeinbruch im Hochdruckspeicher 8 einsetzt, d.h. von welcher an der Druck im Hochdruckspeicher 8 mit weiter zunehmenden Ladezeiten 18''' etc. weiter abnimmt. Fig. 7 zeigt eine Pressure drop in the high-pressure accumulator 8 begins, i. from which on the pressure in the high-pressure accumulator 8 with further increasing charging times 18 '' 'etc. continues to decrease. Fig. 7 shows a
Raildruckkurve 40, die den jeweils nach jedem der Pulse 17', 17'' und 17''' mit dem Druckmesser 10 im Hochdruckspeicher 8 jeweils bestimmten Druck 39' , 39' ' und 39' ' ' als Funktion der Ladezeiten 18', 18'' und 18''' darstellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die auf diese Weise bestimmte Ladezeit 18'' dieselbe Ladezeit 18'' ist, die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren, das elektrisches Verfahren genannt werden soll, ermittelt wurde. Auch bei dem in Fig. 7 gezeigten hydraulischen Verfahren ist es vorzuziehen, das Beaufschlagen abzubrechen, sobald der Raildruckkurve 40, the each after each of the pulses 17 ', 17' 'and 17' '' with the pressure gauge 10 in the high-pressure accumulator 8 respectively determined pressure 39 ', 39' 'and 39' '' as a function of the loading times 18 ', 18th represents' 'and 18' ''. It can be clearly seen that the charging time 18 "determined in this way is the same charging time 18" which was determined by the method described above, which is to be called the electrical method. Also in the hydraulic method shown in Fig. 7, it is preferable to stop the application as soon as the
Druckeinbruch festgestellt wird, damit keine tatsächliche Einspritzung in den Brennraum erfolgt. Pressure drop is detected so that no actual injection takes place in the combustion chamber.
Im Zuge der vorstehend beschriebenen Beaufschlagung des In the course of the above-described admission to the
Piezoaktors 5 mit den Pulsen 17', 17'', etc. werden das elektrische und das hydraulische Verfahren kombiniert, d.h. die Analyse der Frequenzspektren 32', 32'' und 32''' und die Bestimmung des Druckeinbruchs im Hochdruckspeicher 8 aus der Kurve 40 werden parallel durchgeführt, wobei die jeweils erhaltenen Ladezeiten 18'' verglichen werden. Es ist denkbar, dass beide Verfahren leicht abweichende Resultate liefern. Eine Differenz der aus beiden Verfahren erhaltenen Ladezeiten wird dann beim Ansteuern des Piezoaktors 5 im Normalbetrieb berücksichtigt, indem z.B. die Ansteuerzeit 26 um diese Differenz verlängert oder verkürzt wird. Piezoactuator 5 with the pulses 17 ', 17' ', etc., the electrical and the hydraulic method are combined, i. the analysis of the frequency spectra 32 ', 32' 'and 32' '' and the determination of the pressure drop in the high-pressure accumulator 8 from the curve 40 are performed in parallel, wherein the respectively obtained charging times 18 '' are compared. It is conceivable that both methods yield slightly different results. A difference in the charging times obtained from both methods is then taken into account when driving the piezoactuator 5 in normal operation, e.g. the activation time 26 is extended or shortened by this difference.
Bei der beschriebenen Einspritzvorrichtung 1 ist die Steuereinheit 7 programmtechnisch eingerichtet, basierend auf der mittels der Analyse der Frequenzspektren ermittelten Ladezeit 18'', die ein Maß für den Leerhub 27 darstellt, eine Korrektur der Ansteuerung des Piezoaktors 5 vorzunehmen. Insbesondere ist die Steuereinheit 7 eingerichtet, die Ansteuerzeit 26 (Fign. 2 und 4) oder den Ansteuerzeitpunkt 41 (Fig. 2) , der ein Zeitpunkt ist, zu dem die Ansteuerzeit 26 beginnt, zu korrigieren. Fig. 8 zeigt eine Möglichkeit der Korrektur der Ansteuerzeit 26. Dabei bezeichnet A t korr : eine korrigierte Ansteuerzeit, In the case of the injection device 1 described, the control unit 7 is set up in terms of programming, based on the charging time 18 '' determined by the analysis of the frequency spectra, which represents a measure of the idle stroke 27, to correct the activation of the piezoactuator 5. In particular, the control unit 7 is set up, the activation time 26 (FIG and 4) or the drive timing 41 (FIG. 2), which is a timing at which the drive timing 26 begins to correct. 8 shows a possibility of correcting the drive time 26. In this case, A t corr: denotes a corrected drive time,
A tnom : eine nominale Ansteuerzeit, A tnom: a nominal drive time,
A tLaden , act : die zuvor bestimmte Ladezeit 18'', A t la den, act: the previously determined loading time 18 '',
A tLaden , nom : eine nominale Ladezeit. A t L aden, nom: a nominal charging time.
Mit anderen Worten ist die Steuereinheit 7 eingerichtet, ein Doppeltes einer Differenz zwischen einer durch Messung bestimmten Ladezeit und einer nominalen Ladezeit zu einer nominalen Ansteuerzeit hinzuzuaddieren . Die nominale Ansteuerzeit A tnom nd die nominale Ladezeit A tLaden , nom können beispielsweise von einem Hersteller bereitgestellt werden, idealerweise jeweils durch Messung nach einer Produktion der Einspritzanlage 1. In other words, the control unit 7 is arranged to add a double of a difference between a measurement-determined charge time and a nominal charge time at a nominal drive time. The nominal drive time A t nom nd the nominal charge time A t La den, nom can be provided, for example, by a manufacturer, ideally in each case by measurement after a production of the injection system 1.

Claims

Patentansprüche claims
Einspritzvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei die Einspritzvorrichtung (1) einen Injektor (2) mit einem Ventilkolben (3) zum Steuern eines Kraftstoffflusses und einen Piezoaktor (5) zum Bewegen des Ventilkolbens (3) sowie eine Steuereinheit (7) zum Ansteuern des PiezoaktorsInjection device (1) for an internal combustion engine, wherein the injection device (1) comprises an injector (2) with a valve piston (3) for controlling a fuel flow and a piezoelectric actuator (5) for moving the valve piston (3) and a control unit (7) for driving of the piezo actuator
(5) umfasst und wobei die Steuereinheit (7) programm¬ technisch eingerichtet ist, den Piezoaktor (5) mit einer Mehrzahl elektrischer Pulse (17', 17'', 17''') unterschiedlicher Pulsenergie zu beaufschlagen und einen Leerhub(5), and wherein the control unit (7) is program ¬ technically established, the piezoelectric actuator (5) having a plurality of electrical pulses (17 ', 17'',17''') to apply different pulse energy and an idle stroke
(27) zwischen dem Piezoaktor (5) und dem Ventilkolben (3) oder eine durch den Leerhub (27) verursachte Zeitverzö¬ gerung (18'') zu bestimmen, (27) caused between the piezoelectric actuator (5) and the valve piston (3) or by the idle stroke (27) with a time delay ¬ delay (18 '') to be determined,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Steuereinheit (7) ferner programmtechnisch eingerichtet ist,  that the control unit (7) is also set up in terms of programming,
die Pulsenergien so zu wählen, dass eine maximale Auslenkung (20' ) einer durch mindestens einen der Pulse (17') verursachten Bewegung des Piezoaktors (5) kleiner ist als der Leerhub (27), während eine maximale Auslenkung (20' ' ' ) einer durch mindestens einen weiteren der Pulse (17''') verursachten Bewegung des Piezoaktors (5) größer ist als der Leerhub (27),  to select the pulse energies such that a maximum deflection (20 ') of a movement of the piezoactuator (5) caused by at least one of the pulses (17') is smaller than the idle stroke (27), while a maximum deflection (20 '' ') a movement of the piezoactuator (5) caused by at least one further one of the pulses (17 '' ') is greater than the idle stroke (27),
nach jedem der Pulse (17', 17'', 17''') ein Frequenzspektrum (32', 32'', 32''') eines am Piezoaktor (5) anliegenden Spannungssignals (22', 22'', 22''') während der durch den jeweiligen Puls (17', 17'', 17''') verursachten Bewegung zu erfassen, und  after each of the pulses (17 ', 17' ', 17' '') a frequency spectrum (32 ', 32' ', 32' '') of a voltage signal (22 ', 22' ', 22' applied to the piezoelectric actuator (5) '') during the movement caused by the respective pulse (17 ', 17' ', 17' ''), and
den Leerhub (27) oder die Zeitverzögerung (18'') aus diesen Frequenzspektren (32', 32'', 32''') zu ermitteln .  the idle stroke (27) or the time delay (18 '') from these frequency spectra (32 ', 32' ', 32' '') to determine.
Einspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) derart ausgebildet ist, dass Injection device (1) according to claim 1, characterized in that the injector (2) is designed such that
die Bewegung des Piezoaktors (5) mechanische  the movement of the piezoelectric actuator (5) mechanical
Schwingungen (23', 23'', 23''') des Piezoaktors (5) umfasst und Vibrations (23 ', 23'',23''') of the piezoactuator (5) includes and
das Spannungssignal (22', 22'', 22''') mit den Schwingungen (23' , 23' ' , 23' ' ' ) korrelliert ist, wobei das Frequenzspektrum (32', 32'', 32''') im Falle der mindestens einen Bewegung, deren maximale Auslenkung (20λ) kleiner ist als der Leerhub (27) , und im Falle der mindestens einen weiteren Bewegung, deren maximale Auslenkung (20' ' ' ) größer ist als der Leerhub (27), je unterschiedlich ist, wobei die Steuereinheit (7) programmtechnisch eingerichtet ist, einen Unterschied zwischen diesen Frequenzspektren (32', 32", 32"') festzustellen. the voltage signal (22 ', 22'',22''') is correlated with the oscillations (23 ', 23'',23'''), wherein the frequency spectrum (32 ', 32'',32''') in the case of at least one movement whose maximum deflection (20 λ ) is smaller than the idle stroke (27), and in the case of at least one further movement whose maximum deflection (20 ''') is greater than the idle stroke (27), each is different, wherein the control unit (7) is programmatically set up to detect a difference between these frequency spectra (32 ', 32 ", 32"').
Einspritzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (2) eine Düsennadel (12) zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung (13) des Injektors (2) umfasst, wobei der Ventilkolben (3) eingerichtet ist, das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung (13) durch die Düsennadel (12) zu bewirken . Injection device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the injector (2) comprises a nozzle needle (12) for opening and closing an injection opening (13) of the injector (2), wherein the valve piston (3) is arranged Opening and closing the injection port (13) through the nozzle needle (12) to effect.
Einspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) programmtechnisch eingerichtet ist, eine maximale Pulsenergie der Pulse (17' , 17", 17'") so zu wählen, dass die Einspritzöffnung (13) verschlossen bleibt. Injection device (1) according to claim 3, characterized in that the control unit (7) is programmatically set to select a maximum pulse energy of the pulses (17 ', 17 ", 17'") so that the injection opening (13) remains closed.
Einspritzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die SteuereinheitInjection device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit
(7) programmtechnisch eingerichtet ist, den Piezoaktor (5) im Normalbetrieb des Injektors (2) so mit den Pulsen (17', 17", 17'") zu beaufschlagen, dass das Beaufschlagen zeitlich zwischen zwei Einspritzvorgängen erfolgt. (7) is set up in terms of programming technology to pressurize the piezoelectric actuator (5) during normal operation of the injector (2) with the pulses (17 ', 17 ", 17'") such that the application takes place in time between two injection processes.
Einspritzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen HochdruckspeicherInjection device (1) according to one of the preceding claims, characterized by a high-pressure accumulator
(8) zum Bereitstellen von Kraftstoff an den Injektor (2) und einen mit der Steuereinheit (7) verbundenen Druckmesser(8) for supplying fuel to the injector (2) and a pressure gauge connected to the control unit (7)
(10) zum Erfassen eines hydrostatischen Drucks im Hochdruckspeicher (8) mindestens nach jedem der Pulse (17', 17'', 17'''), wobei die Steuereinheit (7) zusätzlich programmtechnisch eingerichtet ist, den Leerhub (27) oder die Zeitverzögerung (18'') aus einem Druckabfall (39', 39'', 39''') im Hochdruckspeicher (8) zu ermitteln. (10) for detecting a hydrostatic pressure in the high pressure accumulator (8) at least after each of the pulses (17 ', 17 '', 17 '''), wherein the control unit (7) is additionally set by program technology, the idle stroke (27) or the time delay (18'') from a pressure drop (39', 39 '', 39 ''') in the high-pressure accumulator (8) to determine.
Einspritzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) programmtechnisch eingerichtet ist, basierend auf dem Leerhub (27) oder der Zeitverzögerung (18'') eine Korrektur einer auf das Öffnen der Einspritzöffnung (13) zielenden Ansteuerung des Piezoaktors (5) vorzunehmen. Injection device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (7) is set up by programming, based on the idle stroke (27) or the time delay (18 ''), a correction of a targeting the opening of the injection port (13) Activation of the piezo actuator (5).
Einspritzvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) programmtechnisch eingerichtet ist, die Korrektur durch eine Anpassung einer Ansteuerzeit (26) des Piezoaktors (5) vorzunehmen. Injection device (1) according to claim 7, characterized in that the control unit (7) is set up by programming, to carry out the correction by adapting a drive time (26) of the piezoelectric actuator (5).
Verfahren zur Bestimmung eines Leerhubes (27) zwischen einem Piezoaktor (5) und einem durch den Piezoaktor (5) bewegbaren Ventilkolben (3) eines Injektors (2) zur Einspritzung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine oder zur Bestimmung einer durch den Leerhub (27) verursachten Zeitverzögerung (18''), wobei der Piezoaktor (5) mit einer Mehrzahl von elektrischen Pulsen (17', 17'', 17''') unterschiedlicher Pulsenergie beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Method for determining an idle stroke (27) between a piezoactuator (5) and a valve piston (3) of an injector (2) which is movable by the piezoactuator (5) for injecting fuel into an internal combustion engine or for determining an idle stroke (27) Time delay (18 ''), wherein the piezoelectric actuator (5) with a plurality of electrical pulses (17 ', 17' ', 17' '') is applied to different pulse energy, characterized by the following steps:
Wählen der Pulsenergien derart, dass mindestens einer der Pulse (17') den Piezoaktor (5) um weniger als den Leerhub (27) auslenkt, während mindestens ein weiterer der Pulse (17''') den Piezoaktor (5) um mehr als den Leerhub (27) auslenkt,  Selecting the pulse energies such that at least one of the pulses (17 ') deflects the piezoelectric actuator (5) by less than the idle stroke (27), while at least one of the pulses (17' '') more than the piezoelectric actuator (5) Idle stroke (27) deflects,
Erfassen eines Frequenzspektrums (32', 32'', 32''') eines am Piezoaktor (5) anliegenden Spannungssignals (22', 22' ' , 22' ' ' ) nach jedem der Pulse (17' , 17' ' , 17' ' ' ) während einer durch den jeweiligen Puls (17', 17'', 17''') verursachten Bewegung des Piezoaktors (5) und  Detecting a frequency spectrum (32 ', 32' ', 32' '') of a piezoelectric actuator (5) voltage signal applied (22 ', 22' ', 22' '') after each of the pulses (17 ', 17' ', 17 '' ') during a by the respective pulse (17', 17 '', 17 '' ') caused movement of the piezoelectric actuator (5) and
Ermitteln des Leerhubes (27) oder der Zeitverzögerung (18'') aus diesen Frequenzspektren (32', 32'', 32''') . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Leerhubes (27) oder der Zeitverzögerung (18'') aus den Frequenzspektren (32', 32'', 32''') ein Bestimmen einer Eigenfrequenz (36' , 36' ' , 36' ' ' ) und/oder einer maximalen Amplitude (35', 35'', 35''') in jedem der Frequenzspektren (32', 32'', 32''') umfasst. Determining the idle stroke (27) or the time delay (18 '') from these frequency spectra (32 ', 32'',32'''). A method according to claim 9, characterized in that determining the idle stroke (27) or the time delay (18 '') from the frequency spectra (32 ', 32'',32''') determining a natural frequency (36 ', 36'',36''') and / or a maximum amplitude (35 ', 35'',35''') in each of the frequency spectrums (32 ', 32'',32''').
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Eigenfrequenzen (36', 36'', 36''') eine größte Eigenfrequenz (36'') bestimmt und der A method according to claim 10, characterized in that from the natural frequencies (36 ', 36' ', 36' '') determines a maximum natural frequency (36 '') and the
Leerhub (27) oder die Zeitverzögerung (18'') aus einer Pulsenergie des der größten Eigenfrequenz  Idle stroke (27) or the time delay (18 '') from a pulse energy of the largest natural frequency
(36'') zugeordneten Pulses (17'') ermittelt wird, und/oder dass  (36 '') associated pulse (17 '') is determined, and / or that
aus den maximalen Amplituden (35' , 35' ' , 35' ' ' ) eine kleinste maximale Amplitude (35'') bestimmt und der Leerhub (27) oder die Zeitverzögerung (18'') aus einer Pulsenergie des der kleinsten maximalen Amplitude (35'') zugeordneten Pulses (17'') ermittelt wird.  from the maximum amplitudes (35 ', 35' ', 35' '') determines a minimum maximum amplitude (35 '') and the idle stroke (27) or the time delay (18 '') from a pulse energy of the smallest maximum amplitude ( 35 '') associated pulse (17 '') is determined.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (5) mit den Pulsen (17', 17'', 17''') in einer zeitlichen Reihenfolge zunehmender Pulsenergie beaufschlagt wird und das Beaufschlagen mit den Pulsen (17', 17'', 17''') beendet wird, wenn Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that the piezoelectric actuator (5) with the pulses (17 ', 17' ', 17' '') in an order of increasing pulse energy is applied and the application of the pulses (17 ', 17' ', 17' '') ends when
eine Eigenfrequenzkurve (37), die die Eigenfre¬ quenzen (36', 36'', 36''') als Funktion der Pulsenergien der Pulse (17', 17'', 17''') umfasst, ein lokales Maximum überschritten hat oder wenn a natural frequency curve (37) comprising the eigenfre ¬ frequencies (36 ', 36'',36''') as a function of the pulse energies of the pulses (17 ', 17'',17''') has exceeded a local maximum or when
eine Amplitudenkurve (38), die die maximalen  an amplitude curve (38) which is the maximum
Amplituden (35', 35'', 35''') als Funktion der Pulsenergien der Pulse (17', 17'', 17''') umfasst, ein lokales Minimum überschritten hat.  Amplitudes (35 ', 35' ', 35' '') as a function of the pulse energies of the pulses (17 ', 17' ', 17' '') has exceeded a local minimum.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9273627B2 (en) 2011-02-08 2016-03-01 Continental Automotive Gmbh Injection device

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009018288B4 (en) * 2009-04-21 2011-09-22 Continental Automotive Gmbh Method and device for determining a pressure in a high-pressure accumulator
DE102010021168B4 (en) * 2010-05-21 2020-06-25 Continental Automotive Gmbh Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102010063099A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Method for operating a Kraftstoffeinspitzanlage an internal combustion engine
DE102011007393B3 (en) * 2011-04-14 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Method for detecting a nozzle chamber pressure in an injector and injection system
DE102012204251B4 (en) * 2012-03-19 2013-12-12 Continental Automotive Gmbh Method for operating a fuel injection system and fuel injection system with injectors with piezo direct drive
DE102012218610A1 (en) 2012-10-12 2014-04-17 Continental Automotive Gmbh Method for manufacturing injection valve e.g. common rail injection valve for internal combustion engine of motor car, involves correlating courses of operating variables of piezo actuator with opening time for adjusting idle stroke
DE112014002856B4 (en) * 2013-07-10 2019-08-01 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Control device for internal combustion engine
FR3013392B1 (en) * 2013-11-21 2017-12-29 Continental Automotive France METHOD FOR MONITORING A FUEL INJECTOR OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A VEHICLE
DE102013223764B3 (en) * 2013-11-21 2015-02-26 Continental Automotive Gmbh Method of operating a piezo servo injector
GB2523318A (en) * 2014-02-19 2015-08-26 Gm Global Tech Operations Inc Method of operating an internal combustion engine
DE102014211334B3 (en) * 2014-06-13 2015-08-27 Continental Automotive Gmbh Method for characterizing a hydraulic coupling element of a piezo injector
US9562487B2 (en) * 2014-08-01 2017-02-07 Purdue Research Foundation Method and apparatus for dynamic surface control of a piezoelectric fuel injector during rate shaping
US10094319B2 (en) * 2014-12-02 2018-10-09 Ford Global Technologies, Llc Optimizing intermittent fuel pump control
DE102015217193A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 Continental Automotive Gmbh Detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezo stack and driving method for driving an actuator in a piezo stack.
DE102015219383B3 (en) * 2015-10-07 2017-02-09 Continental Automotive Gmbh Determining a time when a fuel injector is in a predetermined state
US10907567B2 (en) * 2018-01-03 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc System and method for operating a fuel injector
JP7472824B2 (en) 2021-02-26 2024-04-23 株式会社デンソー Fuel injection control device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804196A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Siemens Ag Process for evaluating characteristic values of piezo-mechanical systems
DE102005040533A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-15 Siemens Ag Valve`s e.g. injection valve, maximum opening/closing condition reachable determining method for internal combustion engine of motor vehicle, involves determining reachable of maximum opening or closing condition of valve
EP1887205A1 (en) * 2006-07-26 2008-02-13 Delphi Technologies, Inc. Improvements relating to fuel injector control
DE102007054374A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-20 Continental Automotive Gmbh Method and device for calibrating a operated in a motor vehicle for driving a switching valve piezo actuator
WO2009138422A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an actuating device
DE102009018289B3 (en) * 2009-04-21 2010-06-17 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an injection valve

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2548563B2 (en) 1987-04-25 1996-10-30 株式会社ゼクセル Needle lift detection signal discrimination circuit
EP1860310B1 (en) * 2006-05-23 2015-08-12 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Method of operating a fuel injector
US7856964B2 (en) * 2006-05-23 2010-12-28 Delphi Technologies Holding S.Arl Method of controlling a piezoelectric actuator
JP4535032B2 (en) * 2006-07-04 2010-09-01 株式会社デンソー Fuel injection control device
DE102006059070A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Robert Bosch Gmbh A fuel injection system and method for determining a needle lift stop in a fuel injector
US7533563B2 (en) * 2007-07-16 2009-05-19 Horak Michael N System and method for testing fuel injectors
DE602007007212D1 (en) * 2007-09-14 2010-07-29 Delphi Tech Holding Sarl Injection control system
DE102010021168B4 (en) * 2010-05-21 2020-06-25 Continental Automotive Gmbh Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102011003751B4 (en) 2011-02-08 2021-06-10 Vitesco Technologies GmbH Injector

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804196A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Siemens Ag Process for evaluating characteristic values of piezo-mechanical systems
DE102005040533A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-15 Siemens Ag Valve`s e.g. injection valve, maximum opening/closing condition reachable determining method for internal combustion engine of motor vehicle, involves determining reachable of maximum opening or closing condition of valve
EP1887205A1 (en) * 2006-07-26 2008-02-13 Delphi Technologies, Inc. Improvements relating to fuel injector control
DE102007054374A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-20 Continental Automotive Gmbh Method and device for calibrating a operated in a motor vehicle for driving a switching valve piezo actuator
WO2009138422A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an actuating device
DE102009018289B3 (en) * 2009-04-21 2010-06-17 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an injection valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9273627B2 (en) 2011-02-08 2016-03-01 Continental Automotive Gmbh Injection device

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Publication number Publication date
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US9273627B2 (en) 2016-03-01
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DE102011003751B4 (en) 2021-06-10
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CN103403326A (en) 2013-11-20

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